Расчет ограждающих конструкций производственных зданий с агрессивной средой

2.15. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций производственных зданий с агрессивными средами производится с учетом их предельного состояния, характеризующегося тем, что в толще ограждения присутствует достаточное количество соли, способное образовать насыщенный раствор в условиях допустимого увлажнения конструкции. Водорастворимые соли могут проникать в толщу ограждающих конструкций промышленных зданий, подверженных воздействию производственных аэрозолей. Состав аэрозоли, а, следовательно, и раствора солей, образующихся в толще ограждения, зависит от технологического процесса, осуществляемого в здании.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций зданий с агрессивными средами следует принимать в зависимости от влажностного режима помещений, характеризуемого относительной влажностью внутреннего воздуха с учетом агрессивной среды, и зон влажности района строительства по прил. [2].

Относительная влажность внутреннего воздуха с учетом агрессивной среды j_п, %, учитывает понижение упругости паров воды над растворами солей и определяется по формуле

,                                  (24)

где е _в - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, рассчитываемая по формуле

е _в=0,01j_в Е _в;                                                 (25)

j_в - относительная влажность воздуха в помещении, %; j_р - относительная влажность воздуха над насыщенным водным раствором соли, %; Е _в - максимальная упругость водяного пара при расчетной температуре внутреннего воздуха, Па, принимаемая по прил. 8; Е _р - максимальная упругость водяного пара над насыщенным раствором соли при расчетной температуре внутреннего воздуха, Па, принимаемая по прил. 7.

Пример 15. Определить характеристику влажностного режима в производственном помещении при следующих параметрах внутреннего воздуха: t _в=10°С; j_в=55%; в воздухе присутствует аэрозоль сульфата натрия Na₂SО₄.

Без учета понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля по табл. [1] влажностный режим в помещении сухой. Упругость водяного пара внутреннего воздуха при t _в=10°С по формуле (25)

е _в=0,01·1228·55=675 Па.

По прил. 7 упругость водяного пара над насыщенным раствором

Na₂SО₄ при t _в=10°С, Е _p=909,3 Па.

По формуле (24) относительная влажность внутреннего воздуха с учетом агрессивной среды

%.

т.е. с учетом понижения давления паров воды над насыщенным раствором сульфата натрия Na₂SO₄ влажностный режим в помещении по табл. [1] следует считать уже не сухим, а нормальным.

Пример 16. Определить температуру точки росы на внутренней поверхности наружной стены в производственном помещении при следующих параметрах внутреннего воздуха: t _в=20°С; j_в=50%, в воздухе присутствует аэрозоль бромистого натрия NaBr.

Без учета понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля по табл. [1] влажностный режим в помещении сухой. По прил. 8 максимальная упругость водяного пара воздуха Е при t _в=20°С равна 2338 Па, а упругость водяного пара в воздухе помещения при j_в=50% по формуле (25).

е _в=0,01·2338·50=1169 Па.

Температура точки росы при t _в=20°С и j_в=50% по прил. 1 равна t _p=9,28°C.

Далее определяем температуру точки росы внутреннего воздуха с учетом понижения давления паров воды над насыщенным раствором бромистого натрия NaBr (t _рр).

По прил. 7 упругость паров воды Е _р над насыщенным раствором бромистого натрия NaBr при t _в=20°С равна 1400 Па. По формуле (24) относительная влажность воздуха с учетом агрессивной среды

%.

т.е. с учетом понижения давления водяных паров над насыщенным раствором бромистого натрия NaBr влажностный режим в помещении следует считать уже не сухим, а мокрым.

Температура точки росы t _рр над раствором соли равна температуре, при которой упругость водяных паров внутреннего воздуха е _в станет равной максимальной упругости водяных паров над раствором NaBr, т.е. 1169 Па. Интерполируя данные прил. 7, находим, что е _в= Е _р=1169 Па при t _рр=17,5°С.

Пример 17. Оценить температурно-влажностный режим помещения с наличием сернисто-кислого натрия.

При температуре внутреннего воздуха t _в=20°С и относительной влажности внутреннего воздуха j_р=50% упругость водяных парой е _в равна 1169 Па, а упругость водяных паров над сернисто-кислым натрием Е _p=1051 Па. Относительная влажность воздуха с учетом агрессивной среды в этом случае равна по формуле (24)

j_р= 100=111,2%>100%.

В этом случае невозможно избежать конденсации влаги на поверхности ограждающих конструкций и необходима гидро- и химзащита внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций.

2.16. Требуемое сопротивление теплопередаче R _о^тр, м²·°С/Вт, ограждающих конструкций промышленных зданий с агрессивными средами (аэрозоли водорастворимых солей) следует определять по формуле [1], причем t _рр для определения D t ^н рассчитывается по п. 2.15.

Термическое сопротивление R, м²·°С/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции промышленного здания с агрессивной средой следует определять по формуле [3]. При этом расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м²·°С), принимается по прил. [3*] для условия эксплуатации, определяемого согласно п. 2.15.

Пример 18. Определить требуемое сопротивление теплопередаче панели наружной стены промышленного здания с агрессивными средами.

А. Исходные данные

Панель имеет защитный слой из тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м³ с внутренней стороны, теплоизоляционный слой из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1000 кг/м³ и наружный фактурный слой из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м³, место строительства г. Пермь. Параметры внутреннего воздуха; t _в=20°С; j_в=50%, в воздухе присутствует аэрозоль азотнокислого магния Mg(NO₃)₂.

Б. Порядок расчета

1) Без учета понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля при сухом влажностном режиме в помещении и нормальной зоне влажности строительства (прил. [1]) определяем по прил. [2] условия эксплуатации рассчитываемой панели - А и соответствующие им расчетные показатели строительных материалов по прил. [3*].

Бетон l₁=1,74 Вт/(м·°С), s ₁=16,77 Вт/(м²·°С). Керамзитобетон l₂=0,33 Вт/(м·°С), s ₂=5,03 Вт/(м²·°С). Цементно-песчаный раствор l₃=0,76 Вт/(м·°С); s ₃=9,51 Вт/(м²·°С).

Определяем R _о^тр по формуле [1], принимая расчетную зимнюю температуру наружного воздуха равной средней температуре наиболее холодных суток (t _н=-39°С); нормативный температурный перепад по п. 4 табл. [2*] D t ^н = 10°С

 м²·°С/Вт.

Проверим правильность назначения расчетной зимней температуры наружного воздуха.

Требуемое термическое сопротивление слоя керамзитобетона

 м²·°С/Вт.

По формуле [2] рассчитываем тепловую инерцию D ограждающей конструкции D=0,04·16,69+0,454·5,03+0,026·9,51=3,199; (1,5<3,199<4), следовательно, расчетная зимняя температура для определения R _о^тр была выбрана правильно (см. табл. [5*]).

2) С учетом понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля азотнокислого магния Mg(NO₃)₂ влажностный режим помещения мокрый (см, табл. 1), так как по формуле (24) и прил. 7

j_п= %.

При этом режиме в нормальной зоне влажности строительства (прил. [1]) по прил. [2] условия эксплуатации рассчитываемой панели Б и соответствующие им расчетные показатели строительных материалов по прил. [3*].

Бетон l₁=1,86 Вт/(м·°С), s ₁=17,88 Вт/(м²·°С). Керамзитобетон l₂=0,41 Вт/(м·°С), s ₂=6,13 Вт/(м²·°С). Цементно-песчаный раствор l₃=0,93 Вт/(м·°С); s ₃=11,09 Вт/(м²·°С).

Определяем R _о^тр по формуле [1], принимая расчетную зимнюю температуру наружного воздуха равной средней температуре наиболее холодной пятидневки (t _н=-35°С) и нормативный температурный перепад по п. 6 табл. [2*] D t ^н= t _в- t _р.

По прил. 7 для азотнокислого магния Mg(NO₃)₂ Е _p=1261 Па при t _в=20°С и Е _p=1659 Па при t _в=25°С. Так как е _в=1169 Па (см. пример 16), то экстраполяцией определяем температуру точки росы t _рр=18,6°С, соответствующую этой влажности.

Следовательно, D t ^н=20-18,6=1,4°С;

 м²·°С/Вт.

При этом термическое сопротивление слоя керамзитобетона в стене R ₂^тр=4,52-0,115-0,043-0,038-0,022=4,3 м²·°С/Вт потребует при коэффициенте теплопроводности 0,41 Вт/(м·°С) толщину слоя 1,76 м, что практически не осуществимо.

Следовательно, нужно принять стену по конструкции, близкой к обычным условиям эксплуатации, но с эффективной защитой лакокрасочными или другими защитными покрытиями от непосредственного воздействия солевого раствора.