книги / Строительная теплофизика

Пример 2. Определение возможности конденсации влаги на внутренней

поверхности ограждения

Проверить возможность конденсации водяных паров на внутренней поверхности ограждения при te = 18 °С, tH=-30 °С, R0=1,156м1-0С/Вт,

(р=60%.

Подставляя исходные данные в формулу:

получаем

= 1 8 - 18 ( 30} = 12,48 °С. 7,5-U 56

Если /в = 18 °С, то по табл, приложения Е = 1449,1Па Отсюда

е 60 1449,1 = 870 Па

100

Температура точки росы при Е = 870 Па составляет 5 °С, т.е. тр <тв.

Конденсация может возникать не только по всей поверхности ограждения, но и на отдельных участках. Чаще всего это внутренняя поверхность наружных углов и откосы оконных проемов, а также в местах включения более теплопроводных материалов.

Температура внутренней поверхности ограждения в местах теплопроводных включений

, =/ К+®Чя*-К)

RJ,- сопротивление теплопередаче ограждения по теплопроводному включению;

Ro - сопротивление теплопередаче ограждения без теплопроводного включения;

0° коэффициент, зависящий от отношения ширины «а» теплопроводного включения к толщине 5 ограждения.

Снижение температуры поверхности в углах объясняется:

превышением площади теплоотдающей поверхности над площадью тепловоспринимающей;

уменьшением коэффициента тепловосприятия вследствие понижения интенсивности конвективных потоков.

Для повышения температуры внутренней поверхности угла необходимо:

утеплять углы с внутренней стороны;

скруглять углы для того, чтобы тепловоспринимающая поверхность была равна теплоотдающей;

утеплять углы с наружной стороны пилястрами;

в наружных углах устанавливать стояки систем отопления.

2.4. Паропроницаемость

При разности парциальных давлений водяных паров внутреннего и наружного воздуха в толще ограждения возникает поток водяного пара, который направлен в сторону меньшего давления. Свойство материалов пропускать водяные пары называется паропроницаемостью.

При установившемся потоке водяных паров количество их, проникающее через слой ограждения, определяется по формуле

Ф (вв'^н) g ' F ‘Z ,(г)

еа ен- упругость водяного пара внутреннего и наружного воздуха, па;

// - коэффициент паропроницаемости материала, г/м 2 Па;

6 - толщина слоя материала, м;

F - площадь ограждения, м2;

Z - время, в течение которого происходит процесс паропроницания,ч.

Прохождение водяных паров через толщу ограждения зависит от сопротивления материалов паропроницанию ((м2-ч-Па)/мг), которое определяется по формуле

Rup = — + - 2-+ .- + Лвп +R„ М) Иг

где RB.n, RH.n“ сопротивления паропроницанию на внутренней и наружной поверхности ограждения.

По СНиП 23-02-2003 сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции должно быть не менее наибольшего из следующих нормируемых сопротивлений паропроницанию:

1. Ropj (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации),

Rfl/>/ (Cint'E) к Р м2 . ч . Па/мг

2. Rop2(из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха).

_ 0.0024-Z0(еш - Е 0)

°Р2 wSw AfVav +

где eint - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха; Па

<Рт &int 100'

парциальное давление насыщенного водяного пара, при tjnt ,Па;

(pmt - относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая в зависимости от назначения помещения, %;

конденсации;(м2ч*Па)/мг;

eext - среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 5а СНиП 23-01 «строительная климатология»;

ZQ - продолжительность, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха по СНиП 23-01, сут;

Е0 - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемое при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;

pw- плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3;

Sw - толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции;

AWm - предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, за период влагонакопления Z0, табл.2 СНиП 23-02;

rj- коэффициент, определяемый по формуле

Tj = 0,0024^Е0 - е%“

Е - парциальное давление водяного пара, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, Па,

Е=(Е, Zt+ Е2 . Z2+ Е3 . Z3)

12

EJ,E2, Е3 - парциальное давление водяных паров при температуре в плоскости возможной конденсации, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, Па.

Zt, Z2, Z3 - продолжительность зимнего, весенне-осеннего, летнего периодов года (табл.З СНиП 23-01), мес.

К зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5°С; к весенне-осеннему - со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до + 5 °С; к летнему месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 °С.

Действительное сопротивление влагопроницанию конструкции должно быть больше требуемого.

Не нужно проверять на выполнение данного требования следующие ограждающие конструкции:

-однослойные (однородные) наружные стены помещений с сухим и нормальным режимами;

-двухслойные наружные стены помещений с сухим и нормальным режимами, если внутренний слой стены имеет сопротивление паропроницанию больше 1,6 (м2 ч Па)/мг.

Для существующих конструкций возможность выпадения влаги в толще ограждающей конструкции и место конденсации влаги в толще ограждения определяются графическим методом. Для этого:

1)определяются tx на границах каждого слоя ограждения;

2)в зависимости от этих температур определяются значения максимальной упругости водяного пара Е;

3)определяются значения действительной упругости водяного пара на границах слое ограждения

После этого вычерчивается разрез ограждения, в масштабе откладывается толщина слоев.

Строится линия максимальной упругости водяного пара. Наносится линия действительной упругости водяного пара. Если они пересекаются, значит, в ограждении возможна конденсация влаги, если нет, значит, конденсации влаги в ограждении не будет ни при каких условиях.

Для определения зоны возможной конденсации из точек eext и einl к линии распределения максимальной упругости водяного пара строятся касательные. Между точками касания и будет зона возможной конденсации (выпадение конденсата возможно при сильном увлажнении, если конструкция не просохла в летний период).

Чтобы избежать конденсации влаги в толще ограждения иногда достаточно поменять местами слои в ограждении, т.е. слои с большим коэффициентом паропроницания расположить ближе к наружной поверхности ограждения, а с маленьким - ближе к внутренней. Кроме того, на внутренней поверхности ограждения можно расположить пароизоляционный слой, задерживающий влагу. Он будет препятствовать поступлению влаги в ограждение, а слои за пароизоляционным слоем будут проветриваться.

Нельзя располагать пароизоляционный слой на наружной поверхности ограждения, так как в этом случае увеличится ширина зоны возможной конденсации, повысится температура, при которой возможна конденсация, т.е. увеличится период конденсации и, кроме того, уменьшится возможность удаления водяных паров из ограждения, так как на их пути находится пароизоляционный слой.

2.5.Сорбционное увлажнение

Пористые материалы обладают способностью поглощать влагу, содержащуюся в окружающем воздухе. Это явление носит название сорбционного (гигроскопического) увлажнения, которое протекает при отсутствии разности температур воздуха и материала.

Количество сорбционной влаги зависит от вида материала, упругости водяного пара и температуры воздуха.

В материалах с развитой пористой структурой (штукатурка, древесина) сорбционной влаги содержится больше, чем в материалах с более плотной структурой (бетон, кирпич и т.д.). Повышение относительной влажности и понижение температуры воздуха способствуют ее увеличению.

Зависимость между сорбционной влажностью материала и относительной влажностью воздуха определяется экспериментальным путем и изображается в виде изотерм сорбции.

Для этого высушенные образцы материала помещают в эксикаторы с растворами серной кислоты различной концентрации и выдерживают до приобретения ими постоянного веса.

Изотермы сорбции показывают, что определенной влажности материала соответствует определенная упругость водяного пара в его порах, т.е. для изменения упругости пара в порах материала необходимо изменить его влажность. У любого материала есть удельная пароемкость. Это количество пара в граммах, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить упругость пара в его порах на 1 Па. Эта величина не постоянна и зависит от температуры и упругости пара в порах. Кроме того, повышение упругости возможно только до предела, которым является максимальная упругость водяного пара, соответствующая данной температуре.

В зимний период, в целях защиты помещений здания от переохлаждения, приток холодного воздуха ограничивают, уменьшая площади приточных отверстий. При этом нейтральная зона смещается к зоне вытяжки и максимальная величина теплового напора

ДPt=0,55 H(yH^ Па

Ветровой напор обусловлен тем, что поверхности ограждающих конструкций под действием ветра испытывают давление. Полное давление ветра, Рв, на плоскость, перпендикулярную его направлению, имеет выражение:

у- скорость ветра, м/сек;

у,г объемная масса воздуха, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

В действительности давление ветра на поверхность составляет только часть полного давления, так как не вся кинетическая энергия потока превращается в потенциальную энергию давления на поверхность.

Отношение величины потенциальной энергии давления на поверхность к кинетической энергии воздушного потока носит название аэродинамического коэффициента. Величина его зависит от положения плоскости ограждения по отношению к направлению движения потока. Для вертикальных ограждений при направлении ветра перпендикулярно к их поверхности аэродинамический коэффициент можно принять равным 0,8 с наветренной стороны и -0,4 с заветренной. Действительное давление ветра на поверхность ограждения (Па)

0.8- ( 0.4) и2 ум= 0,03и2 ун

Для расчета воздухопроницаемости ограждений, с учетом действия теплового и ветрового давлений, принимается сумма этих давлений.

Точное определение разности давлений воздуха для ограждающих конструкций в многоэтажных зданиях представляют сложную задачу, при решении которой учитывается баланс воздушных масс отдельных помещений.

где ДР - разность давлений воздуха на внутренней и наружной поверхностях ограждающих конструкций, Па;

G„ - нормируемое количество воздуха, проходящего через ограждающую конструкцию, принимаемое по табл.11 СНиП 23-02.

ДР= 0,55 H (ун- y j + 0,03 уя.и2 (1)

где Н - высота здания от уровня пола первого этажа, до уровня карниза,м;

ун;ув - удельный вес наружного и внутреннего воздуха, определяемый по формуле

3463 Г - 273 + t

t - температура воздуха, для которого определяется удельный вес, °С;

о - максимальная из средних скоростей ветра за январь (табл. 1 СНиП 23-01), м/с.

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий должно быть не менее нормируемого:

2/3

_1_ ДР

Rinf

G* ДРо

где ДР0 - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию Rinf, ДР0 =10 Па.

ДР определяется по формуле (1 ).

Сопротивление воздухопроницанию выбранного типа светопрозрачной конструкции определяю!' по формуле

/I

АР

G0 ДРп

G0- воздухопроницаемость светопрозрачной конструкции прИ ДР0= 10 Па, полученная в результате сертификационных испытаний;

п - показатель режима фильтрации светопрозрачной конструкции, полученный в результате сертификационных испытаний.