Среднемесячные значения температур t ext и парциальных давлений водяного пара e ext наружного воздуха для заданного района строительства берутся из таблицы А.2 Приложения А.
Обработка климатических параметров ведется в форме таблицы 3.1.
Устанавливаются средние за период значения температуры t ext i и парциального давления водяного пара наружного воздуха eext i для всех периодов года (i – номер периода).
3.2. Определение расчетных температур внутреннего воздуха
Температура внутреннего воздуха tint, °C, и относительная влажность внутреннего воздуха j int, %, принимаются по табл.1.2 в соответствии с заданием.
Парциальное давление насыщенного водяного пара Eint принимается при данной температуре внутреннего воздуха tint по таблице В.1 Приложения.
Парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе помещения, eint , рассчитывается по формуле:
eint = (j int / 100) Eint (3.1)
3.3. Определение значений температур по толщине ограждающей конструкции в зимний, летний и весенне-осенний периоды года.
|
|
Задача решается графическим методом, как показано на рис. 1. Для этого:
а) по оси абсцисс в выбранном масштабе следует отложить последовательно термические сопротивления всех слоев конструкции, а также внутреннего и наружного пограничных слоев воздуха (табл.1.3). На рис. 1 приведен пример с трехслойной стеной. Слой утеплителя дополнительно разбивается на несколько равных частей (в данном случае на 4 части). В результате по толщине стены отмечено 7 сечений;
б) по вертикали на внешних границах воздушных слоев в принятом масштабе откладываются значения температур внутреннего tint и наружного воздуха: для зимнего (t ext 1), летнего (t ext 2) и весенне-осеннего ( t ext 3) периодов года. Значения t ext берутся из табл. 3.1.
Строятся температурные графики для трех периодов года (для некоторых населенных пунктов – для двух). В условиях стационарной теплопередачи графики - прямые линии;
в) определяются значения температур в каждом сечении, полученные данные сводятся в табл. 3.2. Принимая эти температуры за точку росы и используя таблицы В.1 и В.2 Приложения В, находят соответствующие давления насыщенного водяного пара Е и заносят их в табл. 3.2.
Таблица 3.2
| № Сечения |
Периоды года | |||||
|
Зима |
Лето |
Весна-Осень | ||||
| t , ºС | Е, Па | t , ºС | Е, Па | t , ºС | Е, Па | |
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 | ||||||
| 4 | ||||||
| 5 | ||||||
| 6 | ||||||
| 7 | ||||||
3.4. Определение сопротивлений паропроницанию слоев ограждающей конструкции.
Значение сопротивления паропроницанию одного конструктивного слоя Rvp определяется по формуле:
Rvp = d / m, (3.2)
где d - толщина слоя ограждающей конструкции, м;
m - расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/(м·ч·Па), принимаемый по приложению Б. Единицы измерения сопротивления паропроницанию - м2 · ч · Па/мг.
|
|
Сопротивление паропроницанию многослойного ограждения равно сумме сопротивлений паропроницанию отдельных слоев:
Rvp = Rvp 1 + Rvp 2 + … + Rvpn, (3.3)
где Rvp 1, Rvp 2, Rvpn - сопротивления паропроницанию отдельных слоев.
3.5. Проверка возможности конденсации влаги внутри ограждающей конструкции.
Проверка проводится графическим способом. Для этого:
а) по оси абсцисс в выбранном масштабе откладываются последовательно сопротивления паропроницанию всех слоев конструкции Rvp (пример с трехслойной стеной показан на рис.2а, б).
С рисунка 1 переносятся отмеченные ранее сечения с сохранением их нумерации;
б) по оси ординат (внутренняя поверхность ограждения) в выбранном масштабе откладывается значение eint, а на наружной поверхности откладывается среднее значение парциального давления водяного пара за зимний период e ext 1 (рис.2а) (При отсутствии «зимнего» периода строится график для переходного периода, т.е. наиболее холодного). Прямая линия, соединяющая eint и e ext 1,- график изменения парциального давления водяного пара в ограждающей конструкции без учета возможной конденсации при установившемся процессе паропроницания;
в) по данным табл.3.2 для зимнего периода строится график изменения давления насыщенного водяного пара Е (на рис.2а – пунктирная линия);
г) проводится анализ взаимного расположения графиков Е и eint - eext (тонкая сплошная линия). Если графики не пересекаются, то конденсация водяного пара в ограждении отсутствует; в случае пересечения или касания графиков в конструкции возможна конденсация влаги;
д) аналогичные построения выполняются отдельно для летнего (рис.2б) и весенне-осеннего периодов года. Для построения графика изменения парциального давления водяного пара в конструкции используются средние значения за летний период eext2 и весенне-осенний период eext3, взятые из табл.3.1;
е) в случае конденсации влаги (например, зимой) определяется плоскость или зона конденсации (заштрихована на рисунке 2а).
Для этого из концов прямой eint - eext1 проводятся касательные к графику Е. Область между точками касания Ек' и Ек" - зона конденсации. При совпадении точек касания получается плоскость конденсации.
Затем проводится итоговый график изменения парциального давления с учетом конденсации водяного пара (интенсивная линия, рис. 2а);
ж) зона (плоскость) конденсации влаги, образовавшаяся в период влагонакопления, переносится на график, соответствующий периоду без конденсации влаги в ограждении. Проводится итоговый график изменения парциального давления, как это показано на рис. 2б (интенсивная линия);
з) на рисунках стрелками указывают направление движения влаги Р ' и Р '' (к зоне или от зоны конденсации - в сторону уменьшения парциального давления водяного пара).
Если конденсация влаги отсутствует в течение года, влажностный режим ограждающей конструкции считается удовлетворительным, и далее расчет не проводится.
3.6. Расчет количества влаги, подходящей к зоне конденсации или отходящей от нее за зимний, летний и весенне-осенний периоды года.
Для каждого периода года определяется количество влаги, подходящей (уходящей) на участке, предшествующем зоне конденсации, Р', а также – уходящей из зоны конденсации, Р", по формулам:
|
|
(3.4)
(3.5)
где R i vp - сопротивление паропроницанию от внутренней поверхности до начала зоны конденсации (рис.2);
R е vp - сопротивление паропроницанию от конца зоны конденсации до наружной поверхности (рис. 2);
z – продолжительность периода в месяцах (табл.3.1);
множитель 722 – среднее количество часов в месяце;
значения Ек' и Ек'' определяются по графикам (см. рис. 2).
В случае плоскости конденсации Ек' = Ек'' = Ек.
Количество влаги Р' и Р" определяется для каждого периода года.
Примечание
1. Р' и Р" рассчитываются по абсолютной величине.
2. Единицы измерения Р' и Р" – мг/м2; значения будут получаться достаточно большие. Поэтому целесообразно привести их к виду: х,хх ∙ 106 (например: 2,17 ∙ 106 или 0,74 ∙ 106).
Результаты расчетов сводятся в табл. 3.3. При этом Р' и Р" принимаются со знаком «плюс», если соответствующее количество влаги перемещается к зоне (плоскости) конденсации, и со знаком «минус», если количество влаги перемещается от зоны (плоскости) конденсации.
Таблица 3.
| Период года | Рi ' | Рi " |
| Зима | ||
| Лето | ||
| Весна-Осень |
3.7. Проверка влажностного режима ограждающей конструкции из условия недопустимости накопления влаги в ней за годовой период эксплуатации
Определяется годовой баланс влаги:
Рi ' + Рi" = Р (3.6)
Получение результата Р ≤ 0 свидетельствует о том, что в течение года влаги может испариться больше, чем накопилось. Следовательно, конструкция удовлетворяет строительным нормам.
При Р > 0 количество накопившейся влаги превышает количество испарившейся, что недопустимо.
3.8. Проверка влажностного режима ограждающей конструкции из условия непревышения допустимой массовой влажности материала
Для того, чтобы относительная массовая влажность увлажняемого материала к концу периода влагонакопления не превышала допустимое значение (соответствующее полному сорбционному увлажнению материала), должно выполняться условие:
∆ Р ≥ Рк (3.7)
|
|
Здесь Рк – количество конденсата, накопившегося в конструкции к концу периода влагонакопления:
Рк = ∑ Рi '+ ∑ Рi", (3.8)
где значения Рi ' и Рi" берутся только для тех периодов года, когда происходит конденсация влаги (из табл.3.3);
∆ Р – допустимое количество влаги, которое может поглотить 1м² теплоизоляционного слоя:
∆Р = 104 · ∆ wav · r · d , мг/м2, (3.9)
где D wav - предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления, принимаемое по таблице 3.4;
r - плотность теплоизоляционного слоя, кг/м³;
d - толщина теплоизоляционного слоя, м.
3.9. Определение сопротивления паропроницанию дополнительного слоя пароизоляции
При получении в п. 3.7 результата Р > 0 или в п. 3.8 результата Рк > ΔР в конструкции требуется устройство пароизоляции.
Сопротивление паропроницанию слоя пароизоляции определяется по формуле:
Δ Rvp = R i vp (m - 1), (3.10)
где m – коэффициент, показывающий во сколько раз надо увеличить сопротивление на пути движения влаги к зоне конденсации R i vp.
Коэффициент m рассчитывается следующим образом:
а) при получении в п. 3.7 результата Р > 0 коэффициент m выбирают таким образом, чтобы выполнилось условие Р = 0.
С учетом этого формула (3.6) примет вид:
1/ m ∑ Рi '+ ∑ Рi"= 0
Следовательно,
m = - ∑ Рi ' / ∑ Рi" (3.11)
Здесь суммирование проводится по всем периодам года.
б) при получении в п. 3.8 результата Рк > ΔР коэффициент m должен быть таким, чтобы выполнялось условие Рк =Δ Р. Тогда выражение (3.8) примет вид:
1/ m ∑ Рi '+ ∑ Рi"= Δ Р
Следовательно,
m = ∑ Рi ' / (Δ Р - ∑ Рi") (3.12)
В данном случае суммирование проводится по тем периодам, когда происходит конденсация влаги в конструкции.
При нарушении обоих условий, проверяемых в п.3.7 и п.3.8, сопротивление пароизоляции Δ Rvp определяется дважды. Из двух величин Δ Rvp принимается большая.
В качестве пароизоляции употребляются тонкие листовые и рулонные материалы, обладающие малой паропроницаемостью. Дополнительная пароизоляция выбирается по таблице приложения Г.
Следует изобразить эскиз запроектированной ограждающей конструкции с устройством слоя пароизоляции.
Предельно допустимые значения коэффициента D wav
Таблица 3.4
| Материал ограждающей конструкции | Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале D wav, % |
| 1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков | 1,5 |
| 2. Кладка из силикатного кирпича | 2,0 |
| 3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шугизитобетон, перлитобетон, шлакопемзобетон) | 5 |
| 4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.) | 6 |
| 5. Пеногазостекло | 1,5 |
| 6. Фибролит и арболит цементные | 7,5 |
| 7. Минераловатные плиты и маты | 3 |
| 8. Пенополистирол и пенополиуретан | 25 |
| 9. Фенольно-резольный пенопласт | 50 |
| 10. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака | 3 |
| 11. Тяжелый бетон, цементно-песчаный раствор | 2 |
|
|
ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. – М.: Госстрой России, 2004.
2. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. – М.: Госстрой России, 2004.
3. СП 23-01-2004 Проектирование тепловой защиты зданий. – М.: Госстрой России, 2004.
4. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / Под ред. Ю.А. Табунщикова, В.Г. Гагарина. – 5-е изд., пересмотр. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2006.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
