книги / Физико-техническое проектирование ограждающих конструкций зданий

Часть ограждения от плоскости конденсации до наружной поверхности ограждающей конструкции называется областью испарения. В области испарения материал конструкции находит­ ся во влажном состоянии. Через эту область накапливающаяся в плоскости конденсации вода диффузирует наружу и там испа­ ряется, что происходит в период примерно с середины июня до середины сентября.

В летний период времени испарение влаги происходит от плоскости конденсации как в направлении наружу, так и в на­ правлении помещения. Причем испарение внутрь всегда больше, чем испарение наружу. Это объясняется тем, что материал огра­ ждения в области конденсации менее насыщен влагой, чем в об­ ласти испарения, поэтому обладает меньшим сопротивлением диффузии.

В зимний период времени продвижение водяного пара через ограждение еще более замедляется, не только в результате со­ противления паропроницанию материала ограждения, но и за счет того, что наружные слои ограждения находятся во влажном состоянии, и за счет адгезии между молекулами воды и молеку­ лами строительного материала, которые оказывают дополни­ тельное сопротивление транспортировке влаги наружу. В связи с этим только очень небольшая часть влаги в зимний период времени выводится наружу.

Вто же время из воздуха помещения в ограждающую кон­ струкцию снова и снова поступает поток влаги, которая накап­ ливается внутри ограждения. Этот процесс называется периодом влагонакопления и длится примерно с середины ноября до сере­ дины января.

Втех случаях, когда в ограждении происходит конденсация влаги, необходимо учитывать, будет ли влага накапливаться сис­ тематически (из года в год) или она будет испаряться в течение весеннего и летнего периодов. С этой целью проводится расчет по определению количества влаги, которое будет конденсиро­

ваться в ограждении за период конденсации, р ' и количества

водяного пара, уходящего из зоны конденсации, р". Затем уста­

навливается баланс влаги в ограждении путем сравнения испа­ ряющейся и конденсирующейся влаги за соответствующие пе­

81

риоды года. Если количество испаряющейся влаги будет выше, чем конденсирующейся, то накопления конденсата в ограждении не будет. В противном случае ограждающая конструкция являет­ ся неудовлетворительной в отношении влажного состояния и ее следует заменить на другую и провести новый расчет.

В качестве мероприятий по исключению конденсата внутри ограждающих конструкций можно использовать:

1: Изменение последовательности расположения слоев кон­ струкции или увеличение их толщины. Более плотные слои ог­ раждения целесообразно размещать с внутренней стороны огра­ ждающей конструкции.

2.Устройство вентилируемой воздушной прослойки с на­ ружной стороны ) тепляющего слоя.

3.Устройство ироизоляционного слоя, тормозящего диф­ фузию водяного пара с внутренней стороны ограждения.

1.15.3. П аропроницаемость и защ ита от переувлажнения ограждаю щ их конструкций

Отсутствие конденсата на внутренней поверхности ограж­ дений не предотвращает увлажнения материала ограждения вви­ ду возможности конденсации водяных паров в его толще.

В зимнее время, вследствие более высокой упругости водя­ ного пара внутри помещения, нежели снаружи, водяной пар про­ никает через ограждения наружу и тем самым способствует ув­ лажнению материалов ограждения. Этот процесс носит название диффузии пара через ограждение.

При диффузии водяного пара через слой материала ограж­ дения, последний оказывает потоку пара сопротивление, назы­ ваемое сопротивлением паропроницанию Я^р, м2 ч-Па/мг, кото­

рое показывает количество водяного пара в миллиграммах, про­ никающего в течение 1 ч через 1 м2 плоской однородной стенки толщиной 1 м при разности упругости пара с внутренней и на­ ружной сторон ограждения в 1 Па.

Количество водяного пара Р, г, которое диффундирует в стационарных условиях через плоское однородное огражде­ ние, по аналогии с законом теплопередачи может выражено формулой

82

где еш , е^, - действительная упругость водяного пара около

внутренней и наружной поверхностей ограждения, Па; F - площадь ограждения, м2;

z - время, ч.

Сопротивление паропроницанию отдельного слоя ограж­

дающей конструкции R^p, м2 ч-Па/мг, определяется по формуле

маемый по приложению Д СП 23-101-04.

Общее сопротивление паропроницанию многослойной ог­

сти ограждения, м2-ч-Па/мг. В практических расчетах сопротив­ ление Rsevp обычно не учитывается, так как его численное зна­

чение на несколько порядков меньше по сравнению с общим со­ противлением паропроницанию ограждающей конструкции.

Значения сопротивления паропроницанию листовых мате­ риалов приведены в табл. 1.20.

83

В процессе диффузии через ограждающую конструкцию парциальное давление водяного пара снижается от ет1 до еш заснет сопротивления паропроницанию отдельных слоев ог­ раждения.

Принимая во внимание аналогию процессов паропроницания и теплопроводности, можно вычислить парциальное давле­ ние в любом сечении ограждающей конструкции ем :

(1-61)

где ех - парциальное давление водяного пара в произвольном

сечении ограждения, Па;

Rovp - общее сопротивление паропроницанию ограждаю­

щей конструкции, м2 ч-Па/мг;

Rsi.vp ~ сопротивление влагообмену у внутренней поверхно­

сти ограждения, м2-ч-Па/мг;

Yjx-iKp ~ сумма сопротивлений паропроницанию слоев

конструкции, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и рассматриваемым сечением, м2-ч-Па/мг.

При диффузии водяного пара происходит увлажнение сло­ ев ограждающей конструкции и для их защиты от переувлажне­ ния необходимо проводить проверочный расчет, который сво­

дится к определению сопротивления паропроницанию ,

м2-ч-Па/мг, части ограждающей конструкции в пределах от внут­ ренней поверхности до плоскости возможной конденсации и сравнения его с нормируемым сопротивлением паропроница­ нию R^p , м2-ч-Па/мг. При этом необходимо добиваться, чтобы

сопротивление паропроницанию R^p , м2-ч-Па/мг, ограждающей

конструкции должно быть не менее наибольшего из следующих нормируемых сопротивлений паропроницанию:

85

раждающей конструкции за годовой период), определяемого по формуле

м2-ч-Па/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конст­ рукции за период с отрицательными средними месячными тем­ пературами наружного воздуха), определяемого по формуле

nreq _ O,OO24z0(e^f Eq)

(1.63)

р2 ( р А Д и ^ + л )

где еш - парциальное давление водяного пара внутреннего воз­ духа, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле

где Ет, - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре tlnl, °С, принимаемое по приложению С СП 23-101-04;

срт( - относительная влажность внутреннего воздуха, %.

Парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости

возможной конденсации за годовой период эксплуатации опре­ деляется по формуле

где Ех, Е2, Еъ - парциальное давление водяного пара, Па, при­ нимаемое по температуре в плоскости возможной конденса­ ции тс, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

86

z,, z2, z3 - продолжительность (мес.) зимнего, весенне­ осеннего и летнего периода года, определяемая по табл. 3 СНиП 23-01-99 с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними темпе­ ратурами наружного воздуха ниже -5 °С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со сред­ ними температурами наружного воздуха от -5 до +5 °С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними темпе­ ратурами воздуха выше +5 °С;

R^p - сопротивление паропроницанию, м2 ч-Па/мг, части

ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью воз­ можной конденсации;

еех, - среднее парциальное давление водяного пара наруж­ ного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 7 СНиП 23-01-99;

z0 - продолжительность (сут) периода влагонакопления,

Е0 - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости

возможной конденсации, определяемое по средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;

p w - плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3, в су­ хом состоянии;

5Wтолщина увлажняемого слоя ограждающей конструк­ ции, м;

Awav - предельно допустимое приращение расчетного мас­ сового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z0, принимаемое по табл. 1.21.

Коэффициент г) определяется по формуле

(1.66)

87

где е“ ' - среднее парциальное давление водяного пара наружно­ го воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесяч­ ными температурами, определяемое по табл. 7 СНиП 23-01-99.

Таблица 1.21 Предельно допустимые значения коэффициента Awov

чаный раствор

Парциальные давления насыщенного пара Е, Е0, Е], Ег

иЕг, Па, должны приниматься в соответствии с температурой

вплоскости возможной конденсации тс, °С, определяемой по формуле

88

(1.67)

где tj —средняя температура наружного воздуха соответственно

зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

Rc - термическое сопротивление слоя ограждающей конст­

рукции от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, м2*°С/Вт;

R0 - общее сопротивление теплопередаче ограждающей

При определении парциального давления Е3 для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, парциальное давление во­ дяного пара внутреннего воздуха eint - не ниже среднего парци­ ального давления водяного пара наружного воздуха за этот же период.

Для чердачного перекрытия или части конструкции венти­ лируемого совмещенного покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м, нормируемое со­ противление паропроницанию определяется по формуле

(1.68)

где еш , - то же, что и в формулах (1.62) и (1.66).

Не требуется определять паропроницаемость в таких конст­ рукциях, как однородные однослойные наружные стены поме­ щений с сухим и нормальным режимами, а также двухслойные конструкции стен с сухим и нормальным режимами, если внут­

89

ренний слой имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м2ч-Па/мг.

При расчете ограждающих конструкций от переувлажнения слои конструкции, расположенные между воздушной прослой­ кой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхно­ стью ограждающей конструкции, в расчете не учитываются.

Сопротивления паропроницанию невентилируемых воз­ душных прослоек в ограждающих конструкциях следует прини­ мать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

Для защиты от увлажнения теплоизоляционного слоя (утеп­ лителя) в покрытиях зданий следует предусматривать пароизоляцию ниже теплоизоляционного слоя, которую следует учи­ тывать при определении сопротивления паропроницанию по­ крытия.

В климатических районах с расчетной температурой наруж­ ного воздуха -31 “С и ниже необходимо предусматривать венти­ лируемые совмещенные покрытия, в которых между утеплите­ лем и кровлей следует устраивать вентилируемую воздушную прослойку, что обеспечивает удаление диффузионной влажности из утепляющего слоя.

1.16. Воздухопроницаемость ограждающ их конструкций

Под воздействием ветра и теплового напора, возникающего от разности температур внутреннего и наружного воздуха, воз­ можно перемещение воздуха через ограждающую конструкцию в сторону с меньшим давлением. Это явление называется сквоз­ ной фильтрацией, а свойство материалов и ограждений пропус­ кать через себя воздух называют воздухопроницаемостью.

Если воздушный поток направлен из наружного простран­ ства в помещение, то такая сквозная фильтрация называется ин­ фильтрацией, а эксфильтрацией, когда воздушный поток направ­ лен из помещения наружу.

Перенос фильтрационного потока воздуха возникает в слу­ чаях, когда разность давлений на наружной и внутренней по­ верхностях ограждения превышает сопротивление прохождению воздушного потока.

90