Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций

6.1. Расчет требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) производится по СНиП II-3-79**, разд. [6] с учетом следующих требований:

а) упругости водяного пара Е ₁, E ₂, Е ₃, Е ₀, Па, в формулах [34]-[37] принимаются (для конструкций помещений без агрессивной среды - по прил. 8, а с агрессивной средой - по пп. 6.1, б, в и 6.2) по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего, летнего периодов и периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами (упругости Е ₁, E ₂, Е ₃, Е ₀, Е в формулах [34]-[37] для конструкций помещений с агрессивной средой обозначаются соответственно: Е р₁, E р₂, Е р₃, Е р₀, Е р);

б) значения упругости водяного пара Е p, Па, над насыщенными растворами солей для температур 10-30°С принимаются по прил. 7, для температур ниже 10°С они могут быть определены по формуле

Е р _i =0,01 E_i j'p,                                                    (26)

где E_i - упругость насыщенного водяного пара, Па, принимается по температуре в плоскости возможной конденсации по прил. 8; j'р - относительная влажность воздуха над насыщенным водным раствором соли, %, при t =20°С, принимается по прил. 7;

в) упругости водяного пара Е p _i, в плоскости возможной конденсации наружных стен из керамзитобетона на керамзитовом песке (gо=1200 кг/см³), содержащих соли NaCl, KCl, MgCl₂ или их смеси а также расстояние до плоскости конденсации от внутренней поверхности стены dw в указанных стенах следует определять соответственно по формулам (27) и (28):

E p _i =0,01 E_i jp при i =1, 2, 3, 0;                                (27)

dw=0,07d_утjр,                                                    (28)

где jр - относительная влажность воздуха в порах материала ограждающей конструкции, %, определяемая в соответствии с п.6.2; d_ут - толщина утеплителя, м.

Индексы i =1, 2, 3, 0 относятся соответственно к зимнему, весенне-осеннему, летнему периодам и периоду месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

г) значения температуры в плоскости возможной конденсации следует определять по формуле

,                                      (29)

где t _в, t _н - расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха (среднесезонная или средняя за период влагонакопления), °С; R _о - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²·°С/Вт; R _в=1/a_в, где a_в то же, что в формуле [1]; S R - сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации, м²·°С/Вт.

При расчете величин R _o и S R коэффициенты теплопроводности материалов слоев ограждающей конструкции зданий с агрессивной средой могут быть приняты по прил. [3*] при соответствующих условиях эксплуатации;

д) стены промышленных зданий, подверженные воздействию высокоактивных в гигроскопическом отношении аэрозолей (jр£60%) расчету по формулам [34]-[37] не подлежат. Защиту от увлажнения таких стен с внутренней стороны следует производить без расчета, как от непосредственного воздействия раствора соответствующего аэрозоля.

е) независимо от результатов расчета по формулам [34], [35] требуемые сопротивления паропроницанию R _п1^тр и R _п2^тр (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) во всех случаях должны приниматься не более 5 м²·ч·Па/мг.

6.2. При наличии графиков сорбции в зависимости от массового солесодержания определение сопротивления паропроницанию может быть проведено следующим образом.

Относительная влажность воздуха jр в порах керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м³, содержащих соли NaCl, KCl, MgCl₂ или их смеси, определяется по графику сорбции в зависимости от массового солесодержания С, % (см. прил. 10). При этом величина jр в формулах (27) и (28) при расчете Е p _i (i =1, 2, 3) определяется по графику сорбции w =10%, а при расчете Ер₀ - по графику сорбции w =15%.

Массовое солесодержание в материале ограждающих конструкций, защищенных с внутренней стороны лакокрасочным покрытием, а с наружной гидрофобизацией, определяется по формуле

C = [ A + B (T -4)] d,                                                 (30)

где А - эмпирическая величина, характеризующая процесс соленакопления в первые годы эксплуатации здания; В - увеличение солесодержания за год эксплуатации; Т - предполагаемый срок службы в годах; d - коэффициент, учитывающий влияние гидрофобизации наружной поверхности стен на кинетику процесса соленакопления.

В частности, для производств, связанных с переработкой хлористых солей натрия, калия и магния эта формула приобретает следующий вид:

C = [ A + 0,1(T -4)]0,4,                                           (31)

где величина А принимается равной 0,7 для стен зданий дробильных отделений флотационных фабрик и 0,9 для стен зданий сушильных отделений.

Рис. 14. Сечение панели наружной стены промышленного здания

Пример 1. Определить требуемое сопротивление паропроницанию панелей наружной стены (рис. 14), состоящей из защитного слоя бетона плотностью 2400 кг/м³, d₁=0,07 м, с внутренней стороны, (теплоизоляционного слоя из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м³, d₂=0,36 м и наружного фактурного слоя из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м³, d₃=0,02 м для промышленного здания, строящегося в районе г. Свердловска, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому.

А. Исходные данные

Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха:

t _в=18°C, j_в,=60%; по формуле (25) е _в=1402 Па, также можно определить е _в, по прил. 9. Влажный режим помещения - нормальный (табл. [1]) и в соответствии с прил. [2] условия эксплуатации - А. Расчетные показатели строительных материалов по прил. [3*], Бетон l₁=1,74 Вт/(м·°С), m₁=0,03 мг/(м·ч·Па). Керамзитобетон l₂=0,44 Вт/(м·°С); m₂=0,11 мг/(м·ч·Па). Цементно-песчаный раствор l₃=0,76 Вт/(м·°С), m₃=0,09 мг/(м·ч·Па).

Б. Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче панели:

 м²·°С/Вт.

Термическое сопротивление слоя панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации (см. примеч. [3] к п. [6.1*])

 м²·°С/Вт.

Продолжительность сезонов и среднесезонные температуры определяем по СНиП 2.01.01-82, а значения температур в плоскости возможной конденсации t _i, соответствующие этим температурам, по формуле (29).

Зима (январь-март, ноябрь, декабрь) - z ₁=5 мес, t _н1=-11,3°С;

°С;

Весна, осень (апрель, октябрь) - z ₂=2 мес, t _н2=1,9°С;

°С;

Лето (май-сентябрь) - z ₃=5 мес, t _н3=-13,5°С;

°С.

По среднесезонным температурам в плоскости возможной конденсации определяем упругости водяного пара по прил. 8:

Е ₁=535 Па, Е ₂=1016 Па, Е ₃=1705 Па.

По формуле [36] подсчитываем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период

 Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период определяем по СНиП 2.01.01-82

 Па.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации

 м²·°С/Вт.

По формуле [34] определяем требуемое сопротивление паропроницанию и из условия недопустимости накопления влаги в панели за годовой период эксплуатации

 м²·ч·Па/мг.

Продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами согласно СНиП 2.01.01-82 z ₀=169 сут, а средняя температура наружного воздуха периода месяцев с отрицательными температурами t _н.о=-11,3°С. По формуле (29) температура на плоскости возможной конденсации t₀=-1,6°С. Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации по t₀ Е ₀=535 Па по прил. 8. Плотность материала g _w =1200 кг/м³, толщина увлажняемого слоя и d _w =0,24 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления по табл. [14] D w _ср=5%. Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 2.01.01-82

 Па.

По формуле [37]

.

По формуле [35] определяем требуемое сопротивление паропроницанию м²·ч·Па/мг, из условия ограничения накопления влаги в панели за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха

 м²/ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между внутренней поверхностью стены и плоскостью возможной конденсации.

 м²·ч·Па/мг.

R _п.в >R _п1^тр >R _п2^тр, т.е. конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79**.

Пример 2. Определить требуемое сопротивление паропроницанию наружной стены, состоящей из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м³ и фактурных слоев из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м³ для промышленного здания, строящегося в г. Солигорске, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому. Срок эксплуатации предприятия 60 лет.

А. Исходные данные

Толщина слоя керамзитобетона 0,27 м, каждого из фактурных слоев 0,015 м. В стене содержится хлористый натрий NaCl. Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха t _в=15°С; j_в=70%; по формуле (25) е _в=1193 Па, где Е _н находим по прил. 8; е _в можно определить по прил. 9. Расчетные показатели строительных материалов слоев конструкции по прил. [3*] при условиях эксплуатации В:

Цементно-песчаный раствор l₁=l₃=0,93 Вт/(м·°С), m₁=m₃=0,09 мг/(м·ч·Па).

Керамзитобетон на керамзитовом песке l₂=0,52 Вт/(м·°С); m₂=0,11 мг/(м·ч·Па).

Б. Порядок расчета

1. Расчет R _п1^тр.

Среднее массовое солесодержание керамзитобетона в стене по формуле (31)

С =[0,7+0,1(60-4)]0,4=2,52%.

По графику сорбции w =10% (см. прил. 10, рис. 1); jр=75%. Положение плоскости возможной конденсации по формуле (28)

d _w =0,007·0,27·75=0,135 м.

Сопротивление теплопередаче стены по формуле [4]

 м²·°С/Вт.

Сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между ее внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации и сопротивление теплоотдаче:

 м²·°С/Вт;

 м²·°С/Вт.

Среднесезонные температуры и продолжительность сезонов определяем по СНиП 2.01.01-82, а значения температур в плоскости возможной конденсации t _i, соответствующих среднесезонным температурам наружного воздуха, по формуле (29).

Зима (январь, февраль) - z ₁=2 мес, t _н1=-6,6°С;

°С;

Весна, осень (март, ноябрь, декабрь) - z ₂=3 мес, t _н2=-2,2°С;

°С;

Лето (апрель-октябрь) - z ₃=7 мес, t _н3=-12,2°С;

°С.

Температурам t₁, t₂, t₃ соответствуют (см. прил. 8):

Е ₁=764 Па; Е ₂=904 Па; Е ₃=1547 Па.

При равновесной относительной влажности воздуха в порах керамзитобетона jр=75% определяем упругости водяного пара в плоскости возможной конденсации. Е _p1; Е _p2; Е _p3 по формуле (27):

Е _p1=764·0,75=573 Па; Е _p2=904·0,75=678 Па; Е _p3=1574·0,75=1160 Па.

Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период по формуле [36]

 Па.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период по СНиП 2.01.01-82

 Па.

Сопротивление паропроницанию части стены, расположенной между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью.

 м²·ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части стены, расположенной между плоскостью возможной конденсации и внутренней поверхностью.

 м²·ч·Па/мг.

Требуемое сопротивление паропроницанию R _п1^тр по формуле [34]

 м²·ч·Па/мг.

2. Расчет R _п2^тр

По графику сорбции w =15%; С =2,52% (см. прил. 10, рис. 1); jр=81,8%.

Положение плоскости возможной конденсации определяем по формуле (28)

d _w =0,007·0,27·81,8=0,146 м.

Сопротивление теплопередаче части стены, расположенной между плоскостью возможной конденсации и внутренней поверхностью.

 м·°С/Вт.

Средняя температура наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 2.01.01-82

°С

Температура в плоскости возможной конденсации при t _н.о=-5°С по формуле (29)

°С

Значению t_о=3,38 (см. прил. 8) соответствует Е _o=780 Па. При равновесной относительной влажности воздуха в порах керамзитобетона jр=81,8% определяем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации по формуле (27)

Е _p0=780·0,818=638 Па.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами и продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной этому периоду по СНиП 2.01.01-82, соответственно равны:

 Па и z ₀=134 сут.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью

 м²·ч·Па/мг.

Плотность материала увлажняемого слоя g _w =1200 кг/м³. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления z ₀ по табл. 14 D w _сp=5%.

По формуле [37]

.

Требуемое сопротивление паропроницанию R _п2^тр по формуле [35]

 м²·ч·Па/мг.

R _п1^тр> R _п.в> R _п2^тр, т.е. конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию не удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79**. Для обеспечения требуемой величины сопротивления паропроницанию требуется устройство защитного покрытия.

3. Требуемое сопротивление паропроницанию защитного (лакокрасочного) покрытия с внутренней стороны равно:

r _п= R _п1^тр- R _п.в=2,78-1,39=1,39 м²·ч·Па/мг.

Пример 3. Определить требуемое сопротивление паропроницанию наружной стены (см. пример 2) для промышленного здания, строящегося в г. Соликамске, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому. Отличие в исходных данных заключается в том, что в стене содержится трехкомпонентная система хлористых солей состава: хлористый натрий NaCl - 60%, хлористый калий КСl - 30%, хлористый магний MgCl₂ - 10%.

Расчет производится так же, как в примере 2, но значения величины jр берутся по графикам сорбции по прил. 10, рис. 4.

Пример 4. Определить требуемое сопротивление паропроницанию панелей наружной стены, состоящей из защитного слоя тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м³, d₁=0,07 м, с внутренней стороны, теплоизоляционного слоя из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м³, d₂=0,36 м и наружного фактурного слоя из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м³, d₃=0,02 м для промышленного здания, строящегося в г. Березняки, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому.

А. Исходные данные

Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха t _в=°20°С, j_в=50%. При этом е _в=1169 Па (формула (25). В воздухе присутствует аэрозоль азотнокислого натрия NaNO₃. По прил. 7 упругость паров воды над насыщенным раствором азотнокислого натрия при t _в=20°С и Е p=1804 Па. По формуле (24) относительная влажность воздуха с учетом агрессивной среды

,

т.е. режим помещения с учетом понижения давления водяного пара над насыщенным раствором азотнокислого натрия - влажный (табл. [1]) и в соответствии с прил. [2] условия эксплуатации - Б.

Расчетные показатели строительных материалов принимаем по прил. [3*]: бетон l₁=l,86 Вт/(м·°С); m₁=0,03 мг/(м·ч·Па); керамзитобетон l₂=0,52 Вт/(м·°С); m₂=0,11 мг/(м·ч·Па); цементно-песчаный раствор l₃=0,93 Вт/(м·°С); m₃=0,09 мг/(м·ч·Па).

Б. Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче панели

 м²·°С/Вт.

Термическое сопротивление слоя панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации)

 м²·°С/Вт;

Продолжительность сезонов и среднесезонные температуры определяем по СНиП 2.01.01-82, а значения температур в плоскости возможной конденсации, соответствующих этим температурам, по формуле (29).

Зима (ноябрь-март) - z ₁=5 мес, t _н1=-12°С;

°С;

Весна, осень (апрель, октябрь) - z ₂=2 мес, t _н2=2,1°С;

°С;

Лето (май-сентябрь) - z ₃=5 мес, t _н3=-13,9°С;

°С.

По среднесезонным температурам в плоскости возможной конденсации определяем упругости водяного пара над насыщенным раствором аэрозоля азотнокислого натрия NaNO₃:

Е _p1=112 Па; Е _p2=820 Па (по формуле (26);

Е _p3=1408 Па (по прил. 7).

По формуле [36] подсчитываем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период

 Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период определяем по СНиП 2.01.01-82

 Па.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации.

 м²·ч·Па/мг.

По формуле [34] определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в панели за годовой период эксплуатации

 м²·ч·Па/мг.

Продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами, z ₀=152 сут, а средняя температура наружного воздуха этого периода согласно СНиП 2.01.01-82 t _н.о=-12°С.

По формуле (29):

°С.

По данным прил. 7 упругость водяного пара над насыщенным раствором аэрозоля азотнокислого натрия NаNО₃ в плоскости возможной конденсации при t _н.о=-12°С равна Е _p0=435 Па.

Плотность материала увлажняемого слоя g _w = 1200 кг/м³, его толщина d _w =0,24 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления z ₀ по табл. [14] D w _сp=5%.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 2.01.01-82 равна:

 Па.

По формуле [37]

.

По формуле [35] определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения накопления влаги в панели за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха

 м²/ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между внутренней поверхностью стены и плоскостью возможной конденсации

 м²·ч·Па/мг.

R _пв> R _п1^тр> R _п2^тр, т.е. конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79*.

6.3. Спецификой расчета сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий по формулам [34]-[37] является учет параметров внутреннего воздуха в помещении в летний расчетный период эксплуатации.

6.4. Для зданий с круглогодичным содержанием животных в помещениях средняя температура внутреннего воздуха в летний период (t _в3 принимается выше средней температуры наружного воздуха D t _н3 за этот период на величину температурного перепада D t _в3, но не ниже расчетной температуры внутреннего воздуха t _в1 в зимний период в соответствии с нормами технологического проектирования. Таким образом, для указанных зданий при назначении расчетных температур внутреннего воздуха t _в за соответствующие расчетные периоды года, обозначенные индексами: 1 - зимний, 2 - весенне-осенний, 3 - летний, - необходимо руководствоваться следующими указаниями:

если t _в1< t _н3+D t _в3, то следует принимать t _в3= t _н3+D t _в3, t _в2 = t _в1.                (32)

если t _в1³ t _н3+D t _в3, то следует принимать t _в3= t _в2 = t _в1.                         (33)

Здесь t _в1, t _в2, t _в3 - среднесезонные расчетные температуры внутреннего воздуха, °С, соответственно за зимний, весенне-осенний и летний расчетные периоды года (расчетные периоды года назначаются в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха района строительства в соответствии с указаниями п. [6.1]); значение t _в1 для зимнего периода года принимается равным расчетной температуре внутреннего воздуха по соответствующим нормам технологического проектирования; t _в3 - средняя температура наружного воздуха, °С, за летний период, определяемая как среднее арифметическое для месяцев со среднемесячными температурами наружного воздуха выше 5°С в соответствии с СНиП 2.01.01-82; D t _в3 - среднее превышение температуры внутреннего воздуха, °С, по сравнению с температурой наружного воздуха в летний период, принимаемое равным: 6°С - для свиноводческих, зданий; 8°С - для зданий крупного рогатого скота.

Относительная влажность j_в3 воздуха животноводческих зданий в летний период принимается равной; 70% - для свиноводческих зданий; 80% - для зданий крупного рогатого скота.

6.5. Для животноводческих зданий с выгульно-пастбищным содержанием животных в летний период и для птицеводческих зданий средняя температура внутреннего воздуха t _в3 за этот период принимается равной средней температуре наружного воздуха t _н3 летнего периода, но не ниже расчетной температуры внутреннего воздуха t _в за зимний период, а упругость водяного пара е _н3 внутреннего воздуха за летний, период - равной средней упругости водяного пара наружного воздуха е _н3 за этот период, но не ниже упругости водяного пара е _в3 внутреннего воздуха за зимний период. Таким образом, для указанных зданий при назначении расчетных параметров внутреннего воздуха за соответствующие расчетные периоды года необходимо руководствоваться следующими указаниями:

если t _в1< t _н3 и е _н3, то следует принимать t _в3= t _н3;                                    (34)

если t _в1³ t _н3 и е _н3, то следует принимать t _в3= t _в2 = t _в1;                         (35)

Здесь t _в1, t _в2, t _в3, t _н3 - то же, что в формулах (32) и (33); е _в1, е _в2, е _в3 - средняя упругость водяного пара, Па, внутреннего воздуха соответственно за зимний, весенне-осенний и летний расчетные периоды года; значение е _в1 для зимнего периода года определяется по расчетной температуре t _в1 и относительной влажности j_в1 внутреннего воздуха за зимний период; е _п3 - средняя упругость водяного пара, Па, наружного воздуха за летний период, определяемая как среднее арифметическое из среднемесячных упругостей водяного пара наружного воздуха для месяцев со среднемесячными температурами наружного воздуха выше 5°С в соответствии с СНиП 2.0101-82.

6.6. Среднюю упругость водяного пара е _в внутреннего воздуха за годовой период эксплуатации следует определять по формуле

.                                (36)

где е _в1, е _в2, е _в3 - то же, что в формулах (34); определяются с учетом указаний пп. 6.4 и 6.5 в зависимости от средней расчетной температуры t _в1 и относительной влажности j_вi внутреннего воздуха за соответствующий расчетный период по формуле

е _вi=0,01 Е _вij_вi,                                                         (37)

где Е_вi - максимальная упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, определяемая по прил. 8 в зависимости от соответствующей средней температуры внутреннего воздуха t _вi; j_вi - средняя относительная влажность внутреннего воздуха, %, за соответствующий расчетный период; z ₁, z ₂, z ₃ - то же, что в формуле [36], мес.

Среднюю упругость водяного пара е _в= е _в0 за период влагонакоплений (с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха) в формуле [35] следует принимать равной средней упругости водяного пара e _в1, Па, за зимний период

е _в= е _в0= е _в1.                                                                (38)