Проектирование влажностного состояния ограждающих конструкций.

Увлажнение ограждающих конструкций приводит к ухудшению их теплозащитных качеств, созданию благоприятных условий для развития в них грибков, плесени и прочих биологических процессов, а также к снижению их долговечности.

При обследовании влажностного состояния ограждающих конструкций следует установить причины их увлажнения. В общем случае можно отметить следующие причины:

1. Строительная влага, которая вносится в конструкцию при ее производстве и возведении.

2. Грунтовая влага, которая может проникнуть в ограждение из грунта вследствие капиллярного всасывания. В стенах здания эта влага может подниматься до высоты 2-2,5 м от уровня земли. Для предохранения ограждения от увлажнения в нем устраиваются гидроизоляционные слои, препятствующие доступу влаги из грунта в ограждение.

3. Метеорологическая влага, которая может проникнуть в конструкцию в связи с выпадением атмосферных осадков.

4. Эксплуатационная влага, выделение которой связано с технологическим процессом в производственных зданиях.

5. Гигроскопическая влага, накапливаемая в конструкции вследствие свойства гигроскопичности материала.

6. Конденсация влаги из воздуха, что тесно связано с теплотехническим качеством и тепловым режимом ограждающей конструкции. В подавляющем большинстве случаев конденсация влаги является единственной причиной повышения влажности ограждающих конструкций. Конденсация влаги может происходить как на поверхности ограждения, так и в его толще.

Следует отметить, что отсутствие конденсации влаги на поверхности ограждения не гарантирует ограждение от увлажнения, так как оно может происходить вследствие конденсации водяных паров в толще самого ограждения.

10.6.2. Обеспечение нормального влажностного состояния ограждающих конструкций достигается путем устройства слоя пароизоляции. Требуемое сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций определяется расчетом по методике, изложенной СНиП II-3-79*.

Влажностный режим ограждений также одно из условий его долговечности и нормальной эксплуатации. В толщу ограждения влага может попасть различными путями. Во время кладки стен влага заносится с влажными материалами, в основном с растворами; дожди увлажняют поверхность стен; грунтовая влага (сырость), поднимаясь по капиллярам стенового материала увлажняет его. Перед эксплуатацией кирпичный дом просушивают. Чтобы не допустить грунтовую влагу в толщу стены устраивают гидроизоляцию. Существует два вида увлажнения, которые происходят постоянно при эксплуатации здания: гигроскопическая и конденсационная влага.

Воздух всегда содержит некоторое количество водяных паров. Количество влаги называется абсолютной (фактической) влажностью воздуха. Абсолютная влажность при неизменной температуре не может превышать некоторого предела насыщения, который тем больше, чем выше температура воздуха. Это значит, что теплый воздух может быть более насыщен парами влаги, чем холодный.

Процентное отношение фактической (абсолютной) влажности к насыщающему количеству при той же температуре называется относительной влажностью воздуха, обозначаемой φ:

φ=(е/Е). 100%

Относительная влажность воздуха в помещении от 50 до 60% называется нормальной. При повышении температуры воздуха его φ уменьшается, при понижении возрастает и может достигать 100% (фактическая влажность равняется максимальному насыщению). Температура, при которой относительная влажность достигает предела насыщения, называется точкой росы. При дальнейшем понижении температуры избыток влаги будет выделяться в виде конденсата. Конденсат выпадает в первую очередь на более охлажденных поверхностях, например в углах помещений. Конденсат выпадает и на более холодных стеклах в виде запотевания или наледи. Чтобы ликвидировать запотевание внутренних стекол окон, достаточно увеличить воздухообмен, то есть проветрить комнату, и этим снизить влажность в помещении. Конденсат может выпадать не только на внутренней поверхности ограждения, но и в его толще. Это происходит, когда температура и влажность внутреннего воздуха очень высокие. В результате диффузии влажность из помещения проникает внутрь ограждения, достигает его охлажденной части и образует конденсат. В этом случае необходимо с внутренней стороны ограждения предусмотреть пароизоляционный слой. При многослойных конструкциях ограждения более плотные и паронепроницаемые слои следует располагать с внутренней стороны, а более пористые — с наружной. Однако, такое расположение слоев в ограждении противоречит требованиям прочности и долговечности, поэтому располагая более пористые слои с внутренней стороны, надо предусмотреть пароизоляцию.

Гигроскопическая влага попадает в ограждение в результате способности материалов впитывать в себя пары влаги из воздуха (пример повышенной гигроскопичности силикатного кирпича, наружную поверхность стен, из которого следует облицовывать влагоустойчивыми материалами). Влага является активным ускорителем процессов, нарушающих структуру материала и его прочность. Находящаяся в конструкциях влага при замерзании увеличивается в объеме и создает внутренние напряжения в материале, в результате чего материал начинает крошиться и теряет свою прочность. В деревянных конструкциях насыщение влагой в пределах 35-60% значительно ускоряет развитие грибков и плесени, способных в короткий срок разрушить деревянную конструкцию.

Агрессивные вещества, растворенные во влаге, проникающей в конструкцию, вызывают её коррозию. При этом коррозии подвергаются не только металлические конструкции, но и кирпич, бетон и др. Воздух в замкнутых пространствах является хорошим теплоизолятором, но влажный воздух становится более плотным и более теплопроводным. Насыщенный влагой утеплитель теряет свои теплозащитные качества. Таким образом, избыток влаги ухудшает физико-механические и теплофизические качества ограждения.

Нарушения температурно-влажностного режима помещений действуют на самочувствие людей. Большая влажность при высокой температуре снижает возможность испарения. Очень низкая влажность и высокая температура ухудшают фильтрационную способность слизистых оболочек. Оптимальными условиями для жизнедеятельности человека являются относительная влажность воздуха 45 - 50% и температура воздуха 18 - 20 °С.

 

7. Воздухопроницаемость R_inf ограждающих конструкций и помещений.

Сопротивление воздухопроницанию. ΔR_inf=ΔP/Gn

ΔP – разность давления воздуха наружной и внутренней поверхности конструкции [ΔP]=1Пс

Gn – нормальная воздухопроницаемость ограждающей конструкции. [Gn]=1кг/м²r табл.11, СНиП 23.02-2003

ΔP=0,55H(γ_ext – γ_int)+0,03γ_ext*V²

H – высота здания от уровня пола 1ого этажа до верха вытяжной шахты.

V – максимальная из скоростей по румбам за январь (табл.1 СНиП 23.01)

γ_ext, γ_{int –} удельный вес наружного и внутреннего воздуха [H*м³], определяется по формуле γ=3463/(273+t), t- температура воздуха: внутреннего (для определения γ_int) - по ГОСТ; наружного (для определения γ_ext) - принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01;

8. Инсоляция. Графические методы определения инсоляции (с помощью инсоляционного графика и солнечной карты)

Инсоляция - от insolo «выставляю на солнце» облучение поверхности, пространства параллельным пучком лучей, выступающих в направлении, в котором виден данный момент времени центр солнечного диска.

Инсоляция является важной составляющей в обеспечении здоровья и психологического комфорта

Санитарными нормами регулируется время обязательного солнечного освящения не менее которого должна продолжаться инсоляция.

Продолжительность инсоляции застройки и зданий определяют тремя методами: моделирования, аналитическим и графическим. Полученные результаты отражают на картограммах.

Методы моделирования применяют, когда при проектировании выполняют макеты и имеются специальные установки — гелионы или соляроскопы. В гелионе источник света неподвижен и дневное движение земли относительно солнца в определенное время года имитируют поворотом и наклоном стола-площадки с макетом. В соляроскопе, или инсоляторе, как его называют в России, стол закреплен, и искомые данные получают, передвигая лампу, Укрепленную на рычаге или каретке.

Аналитические методы основаны на применении тригонометрических уравнений для вычисления траекторий движения солнца по небосводу и облучения им плоскостей, по-разному ориентированных по странам света. Для расчета используют ЭВМ и специально разработанные программы.

Графических методов решения задач инсоляции существует много. Они основаны на изображении в виде двухмерного графика трехмерного небесного полушария. В России используют приборы, представляющие собой прозрачную плоскость с нанесенными печатным способом графиками. Из них наибольшее распространение получил светопланиметр Б. А. Дунаева. Пользование им значительно проще, чем линейкой Д. С. Масленникова.

Инсоляционная линейка – это проекция солнечной плоскости в дни равноденствия. Если солнечная плоскость пересекает противоположный дом, то это указывает, что этот дом будет затенять РТ. С помощью инсоляционной линейки очень просто определить время затенения.

Солнечная карта – это проекция всего небосклона с нанесенными на него траекториями Солнца для каждого месяца и часовыми линиями. Если на такой карте построить часть небосклона, наблюдаемую из РТ, то по такой теневой маске можно определить длительность инсоляции в любой день года.

Видимая область(свет) – основа всего подавляющего колич. информации, воспринимаемой человеком (более 80%), поэтому психологическое значение солнечного света не менее велико основной фактор связи человека находящегося в помещении, с природой – солнечный свет.

Тепловая область являтся источником поддержания нормальной для жизни температуры среды и обогрев помещений.

Комплекс факторов, который положен в основу критериев оценки и нормирования инсоляции в архитектуре:

1. гигиенический фактор- количество эффективной солнечной радиации, переходящей в помещение и застройку и обеспечивающий общеоздоровитетный и сонирующий эффект.

2. социально-архит.фактор: астрономически возможность продолжительности инсоляции помещения в течении суток на равноденствие, обеспечивающий психоэмоциональный минимум видимости солнечных лучей как фактор связи человека с внешней средой и выразительность архит.пространства и форм(в пределах 1-3ч)

3. экономический фактор. Плотность застройки, обеспечивающая нормативные показатели жилого фонда, экономию горных территорий.

9. Нормативные требования к инсоляции жилых зданий.

3.1.Продолжительность инсоляции в жилых зданиях должна быть обеспечена не менее чем в одной комнате1-3-комнатных квартир и не менее чем в двух комнатах 4-х и более комнатныхквартир.

3.2. В зданиях общежитий должно инсолироватьсяне менее 60 % жилых комнат.

3.3. Допускается прерывистостьпродолжительности инсоляции, при которой один из периодов должен быть не менее1 ч. При этом суммарная продолжительность нормируемой инсоляции должнаувеличиваться на 0,5 ч соответственно для каждой зоны.

3.4. Допускается снижениепродолжительности инсоляции на 0,5 ч для северной и центральной зон вдвухкомнатных и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее двух комнат,и в многокомнатных квартирах (четыре и более комнаты), где инсолируется неменее трех комнат, а также при реконструкции жилой застройки, расположенной вцентральной, исторической зонах городов, определенных их генеральными планамиразвития.

10. Нормативные требования к инсоляции общественных зданий.

4.1. Нормируемая продолжительностьинсоляции устанавливается в основных функциональных помещениях общественныхзданий, указанных в п. 2.3.

4.2. К основным функциональнымпомещениям* относятся:

в зданиях ДДУ - групповые, игровые,изоляторы и палаты;

в учебных зданиях - классы и учебныекабинеты;

в ЛПУ - палаты (не менее 60 % общейчисленности);

в учреждениях социальногообеспечения - палаты, изоляторы.

* Инсоляцияпомещений детских домов, домов ребенка, школ-интернатов, лесных школ,школ-санаториев и т. п. определяется набором помещений соответствующегофункционального назначения.

4.3. Инсоляция не требуется вследующих помещениях

патологоанатомических отделениях;

операционных, реанимационных залахбольниц, вивариев, ветлечебниц;

химических лабораториях;

выставочных залах музеев;

книгохранилищах и архивах.

4.4. Допускается отсутствиеинсоляции в учебных кабинетах информатики, физики, химии, рисования и черчения.

11. Нормативные требования к инсоляции территорий. На территориях детских игровых площадок, спортивных площадок жилых домов; групповых площадок дошкольных учреждений; спортивной зоны, зоны отдыха общеобразовательных школ и школ-интернатов; зоны отдыха ЛПУ стационарного типа продолжительность инсоляции должна составлять не менее 3 ч на 50 % площади участка независимо от географической широты.

Параметры, влияющие на продолжительность и качество инсоляции

Продолжительность инсоляции открытой территории для каждой местности определяется временем видимого движения солнца по небосводу. Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой географической широты и каждого времени года различны: в северных широтах траектория более пологая и протяженная, в южных – более крутая и короткая.
Днями, характеризующими инсоляцию для разных периодов года, считают дни летнего солнцестояния (22 июня, наивысшая траектория солнца на каждой географической широте), зимнего солнцестояния (22 декабря, низшая траектория), весеннего (22 марта) и осеннего (22 сентября) равноденствия. В дни равноденствия продолжительность инсоляции открытой территории равна 12 ч.
В ранние утренние и поздние вечерние часы солнечные лучи пересекают больший слой атмосферы, и их оздоровительное действие слабеет. Поэтому обычно в инсоляционных расчетах не учитывают первый и последний часы на восходе и закате. Для территорий севернее 60° с.ш. не учитываются первые и последние 1,5 ч.

Определение продолжительности суточной инсоляции часто осуществляется с помощью солнечных карт, построенных для различных широт (графики Б.А. Дунаева). На них нанесены кольцевые координаты, отображающие возвышение солнца, и радиальные, характеризующие азимуты солнца. На картах построены траектории движения солнца для характерных периодов года, разделенные на часы суток. Кроме графиков Дунаева часто используются инсоляционный график (линейка), светопланомер Д.С. Масленникова и др.
Нормативная продолжительность инсоляции определяется размещением и ориентацией зданий по сторонам горизонта, их объемно-планировочными решениями, наличием выступающих элементов и пр.
Методика определения продолжительности инсоляции излагается на практических занятиях.