Расчет сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции из условия ограничения накопления влаги в ограждении

Цель расчета – определение сопротивления паропроницанию ограждения R_пх и сравнение этой величины с требуемымсопротивлением паропроницанию из условия ограничениянакопления влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха.

Сопротивление паропроницанию R_пх для трехслойной конструкции ограждения определяют по формуле (6.16) (аналогично расчету в разд. 6.3).

Требуемое сопротивление паропроницанию вычисляют по уравнению

 

(6.26)

,

где

(6.27)

.

 

Порядок расчета следующий:

1) Z₀ – продолжительность (количество суток) периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха (по исходным данным прил. 7);

2) е_в – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха помещения, Па (см. формулу 6.10);

3) Е_х.о – насыщающее давление водяного пара в плоскости возможной конденсации зa период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха, Па, опре­деляют по прил. 9 в зависимости от средней температуры в этой плоскости за тот же период t_x.o. Температуру t_x.o вычисляют по уравнению

 

(6.28)

,

 

где величины t_в, R₀, R₁ и R₂ определены в теплотехническом расчете (разд. 4); t_н.о –средняя температура наружного воздуха за период с отрицательными среднемесячными температурами,

 

(6.29)

,

 

где – сумма средних температур всех месяцев с отрицательными температурами, принимают по исходным данным прил.7;

Z₄ – число месяцев в году с отрицательными среднемесячными температурами – по прил.7;

4) е_н.о – среднее парциальное давление (упругость) водяного пара в наружном воздухе за рассматриваемый период, определяют по формуле

 

(6.30)

,

 

где – сумма средних парциальных давлений паров в воздухе всех месяцев с отрицательными температурами, принимают по исходным данным прил.7;

5) R_n.н – сопротивление паропроницанию части ограждения между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, (м²·ч·Па)/мг (см.разд.6.3 п.1);

6) – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, принимаемая равной 2/3 толщины однородного (однослойного) ограждения или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции, м; для рассматриваемой трехслойной конструкции ;

7) – предельно допустимое приращение расчетного мас­сового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %; для газо- и пенобетонов =6%;

8) – плотность материала увлажняемого слоя (утеплителя), принимаемая по исходным данным прил. 8. Подставив полученные значения в уравнения (6.27) и (6.26), вычисляют , которое затем сравнивают с величиной R_пх, определенной по выражению (6.15).

Если , то материал утеплителя к концу периода влагонакопления окажется в переувлажнённом состоянии. Приращение средней влажности утепляющего слоя за указанный период будет превышать значение допустимого приращения .

Если то в течение всего периода влагонакопления приращение средней влажности материала утепляющего слоя ограждения не превышает допустимого приращения.

Результаты расчётов, приведённых в разд.6.3 и 6.4, оценивают по условию, что сопротивление паропроницанию ограждения R_пх должно быть не менее наибольшего из требуемых сопротивлений паропроницанию или . Если это условие не соблюдается, то для предотвращения нежелательной конденсации в массиве ограждении необходимо предусмотреть дополнительный слой пароизоляции. Толщина этого слоя определяется по условию, что , где равно большему значению требуемого сопротивления паропроницанию или . Тогда сопротивление паропроницанию дополнительного пароизоляционного слоя ограждения

 

(6.31)

.

 

По полученному значению R_пи подбирают дополнительный пароизоляционный слой по прил.10, в котором приведены характеристики листовых материалов и тонких слоев пароизоляции.

 

 

ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

Исходные данные для производства тепловлажностных расчётов наружных ограждений приведены в прил.13.

Конструктивные параметры наружной стены (вариант задания) выбираются по последней цифре шифра (№ зачётной книжки).

Теплотехнические характеристики материалов слоёв ограждения приведены в прил.8, климатические характеристики заданного пункта строительства в прил.7.

Задание 5. Проверить вероятность конденсации водяного пара внутри наружной стены жилого дома (район строительства – г. Киев).

Исходные данные. Конструкция наружной стены: внутренний отделочный слой =0,04 м из бетона =2400 кг/м³; слой утеплителя =0,12 м из газобетона =300 кг/м³; наружный фактурный слой =0,1 м из того же бетона, что и внутренний.

Коэффициенты теплопроводности, Вт/(м·К), и паропроницаемости слоёв, мг/(м·ч·Па), принимаем по прил.8:

 

=1,86; =0,13; =1,86;

=0,03; =0,26; =0,03.

 

Порядок расчёта

 

1. Находим необходимые характеристики наружного воздуха для самого холодного месяца (для г. Киева – январь) по прил.7: средняя температура t_н(I) = –5,9°С; парциальное давление водяного пара е_н(I) =380 Па.

2. Рассчитываем термические сопротивления слоёв ограждения по формуле (4.3):

 

м²·К/Вт;

 

м²·К/Вт;

 

м²·К/Вт.

 

3. Находим общее сопротивление теплопередачи наружной стены по формуле (4.1) (R_в =0,115 м²·К/Вт; R_н =0,0435 м²·К/Вт – принимают по СНиП 2-3-79*):

R_о = R_в + R₁ + R₂ + R₃ + R_н =0,115+0,0215+0,923+0,0538+0,0435=1,1568 м²·К/Вт

 

4. Рассчитываем температуру на поверхности стены и на границах слоёв по формуле (6.3):

на внутренней поверхности

 

 

на границе 1-го и 2-го слоёв

 

на границе 2-го и 3-го слоёв

 

 

на наружной поверхности

 

 

5. Определяем насыщающие парциальные давления водяного пара на поверхностях наружной стены и на границах слоев (прил. 9):

Е_в.п =1 772 Па; Е₁ =1 727 Па; Е₂ =441 Па; Е_н.п =401 Па.

6. Находим парциальное давление водяного пара в воздухе помеще­ния

 

,

 

где Е_в = 2 064 Па при t_в =18°С (по прил. 7).

7. Вычисляем сопротивление паропроницанию, (м²·ч·Па)/мг, отдель­ных слоев ограждения по формуле (6.11)

 

 

 

 

8. Общее сопротивление паропроницанию стены равно:

R_п + R_п1 + R_п2 + R_п3 =1,333+0,462+3,333=5,128 (м²·ч·Па)/мг.

9. Определяем фактическое парциальное давление (упругость) водя­ного пара в характерных сечениях стены по формуле (6.9):

на внутренней поверхности стены

 

е_в.п=е_в =1 238 Па;

 

на границе 1 -го и 2-го слоев

 

 

на границе 2-го и 3-го слоев

 

 

на наружной поверхности стены

 

е_н.п = е_н(I) =380 Па.

 

10. По результатам расчетов строим график (рис.6.4), где по оси абс­цисс отложены сопротивления паропроницанию слоев, а по оси ординат - температуры на границах слоев и парциальные давления пара. Из рис.6.4 следует, что в толще ограждения возможна конденсация водяных паров (заштрихованная область).

Задание 6. Рассчитать сопротивление паропроницанию наружной стены жилого дома из условия недопустимости накопления влаги в ней за годовой период.

Исходные данные. Районстроительства – г. Киев. Конструкция стены такая же, как и в задании 5. Расчетные тепловлажностные характери­стики слоев ограждения принять также по данным задания 5:

- сопротивления теплопередаче, м²·К/Вт:

R₁ =0,0215; R₂ =0,923; R_o =1,1568;

- сопротивления паропроницанию, (м²·ч·Па)/мг:

R_n1 = 1,333; R_n2 = 0,462; R_n3 = 3,333.

Порядок расчета

 

1. Определяем сопротивление паропроницанию части ограждения от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации

R_nx = R_n1 + R_п2 = 1,333 + 0,462 = 1,795 (м²·ч·Па)/мг.

Плоскость возможной конденсации х-х принимаем в соответствии с указаниями разд. 6.3 на наружной поверхности утепляющего слоя (рис 6.5).

 

 

Рис 6.4. Определение вероятности конденсации
водяного пара в ограждении

 

2. Находим сопротивление паропроницанию части стены, располо­женной между плоскостью возможной конденсации и наружной по­верхностью:

R_пн = R_n3 = 3,333 (м²·ч·Па)/мг.

3. Парциальное давление (упругость) водяного пара во внутреннем
воздухе равно

е_в =1238 Па (см. задание 5).

4. Вычисляем среднее парциальное давление водяного пара в наруж­ном воздухе за годовой период по формуле (6.18):

 

 

Величины парциальных давлений по месяцам принимаем по данным прил.7.

5. Определяем средние температуры наружного воздуха в течение годового периода эксплуатации (см. разд. 6.3 пп.5–7):

– для зимнего периода (t_н <–5°С) – по формуле (5.21):

 

 

– для весеннее-осеннего периода (–5°С< t_н <5°С):

 

– для летнего периода (t_н >5°С) – по формуле (6.25):

 

6. Рассчитываем температуру ограждения в плоскости возможной конденсации для этих же периодов года:

– для зимнего периода – по формуле (6.20):

Х-Х Плоскость возможной конденсации

 

Рис. 6.5. Расположение плоскости возможной конденсации в трёхслойной конструкции наружной стены

 

– для весеннее-осеннего периода – по формуле (6.22):

 

 

– для летнего периода – по формуле (6.24):

 

 

7. Для рассчитанных температур определяем насыщающие парциальные давления водяного пара в плоскости возможной конденсации по прил.9:

=425 Па; =644 Па; =1661 Па.

8. Находим насыщающее давление водяного пара Е_х в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации по формуле (6.19):

 

9. Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию наружной стены по формуле (6.16):

 

(м²·ч·Па)/мг.

 

10. Из сравнения (м²·ч·Па)/мг < (м²·ч·Па)/мг следует, что наружная стена удовлетворяет требованиям СНиП по условию недопустимости накопления влаги в ограждении за годовой период.

Задание 7. Рассчитать сопротивление паропроницанию наружной стены жилого дома, расположенного в г. Киеве, из условия ограничения накопления влаги в ней за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха.

Исходные данные принять такие же, как в задании 6.

Порядок расчета

 

1. Определяем продолжительность периода влагонакопления (для месяцев с отрицательной температурой наружного воздуха, указанных в прил.7).

Z₀ = Z_{(I )}+ Z_(II) + Z_(III) + Z_(XII) =31+28+31+31=121 сут.

2. Находим среднюю температуру наружного воздуха периода с отрицательными среднемесячными температурами по формуле (6.29):

 

 

3. Определяем расчетную температуру в плоскости возможной конденсации при t_но по уравнению (6.28):

 

 

а затем по прил. 9 находим максимальную упругость водяного пара в плоскости х-х (см. рис. 6.5):

 

Е_хо =520 Па.

 

4. Вычисляем среднюю величину парциального давления водяного пара в наружном воздухе для периода с отрицательными среднемесяч­ными температурами по формуле (6.30):

 

 

Находим параметр по формуле (6.27):

 

6. Определяем требуемое сопротивление паропроницанию огражде­ния по формуле (6.26):

 

(м²·ч·Па)/мг

7. Из сравнения (м²·ч·Па)/мг < (м²·ч·Па)/мг следует, что наружная стена соответствует требованиям СНиП [1] также и по условию ограничения накопления влаги в ней за период с отрица­тельными среднемесячными температурами наружного воздуха.

ТЕСТЫ

 

1. Паропроницаемостью называется способность материалов и
конструкций пропускать:

а) теплоту; б) воздух; в) водяной пар; г) воду; д) газы.

2. Общее сопротивление паропроницанию многослойного наружного ограждения определяется:

а) как сумма термических сопротивлений слоев;

б) как разность парциальных давлений внутреннего и наружного воздуха;

в) как сумма отношений толщин слоев к коэффициентам паропроницания;

г) как разность температур внутреннего и наружного воздуха;

д) как сумма коэффициентов теплопроводности слоев.

3. Плоскость возможной конденсации расположена:

а) на внутренней поверхности стены;

б) на наружной стороне слоя утеплителя;

в) на внутренней стороне утеплителя;

г) на наружной поверхности стены.

4. Максимальная (насыщенная) упругость водяных паров в толще утеплителя при его температуре t= – 4 ⁰ C равна 437 Па.

Конденсация пара в слое утеплителя наступит при фактическом
парциальном давлении пара:

а) е =600 Па; б) е =400 Па; в) е =300 Па·г) е =420 Па; д) е =100 Па.

5. Требуемое сопротивление паропроницанию наружной стены составляет При какой величине сопротивления паропроницанию части стены от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации Rпх, (м²·ч·Па)/мг, ограждение будет удовлетворять требованиям СНиП II-3-79*:

а) R_nx=0,5; б) R_nx=1,5; в) R_nx=1,1; г) R_nx=1,2?

6. Толщина слоя наружного ограждения = 0,2 м; коэффициент паропроницания материала равен Сопротивление паропроницанию слоя R_пх, (м²·ч·Па)/мг, равно:

а) 0,5; б) 0,2; в) 1,1; г) 0,67; д) 0,78

7. Сопротивления паропроницанию слоев трёхслойного наружного ограждения (м²·ч·Па)/мгравны R_п1 =l,2; R_п2 =4,2; R_п3 =0,7. Общее сопротивление паропроницанию ограждения равно, м²·ч·Па/мг:

а) 8,2; б) 9,5; в) 6,1; г) 5,2;.

8. Упругость водяного пара в воздухе помещения е_в =1238 Па, в наружном воздухе е_н =620 Па; насыщающая упругость пара в плоскости возможной конденсации Ех =1150 Па; сопротивление паропроницанию наружного слоя ограждения R_пн =2,7 (м²·ч·Па)/мг. Требуемое сопротивление паропроницанию ограждения (м²·ч·Па)/мг, равно:

а) 0,45; б) 1,2; в) 3,2; г) 0,2; д) 2,4.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие показатели характеризуют влажностное состояние воздуха?

2. Как влияет влажностный режим помещений на выбор
материалов и конструктивное решение ограждений?

3. Какими способами происходит увлажнение ограждающих
конструкций?

4. Как строят графики тепловлажностного режима ограждений? Какие расчетные параметры наружного воздуха принимают при
этом?

5. Предполагаемое расположение плоскости возможной конденсации в ограждающей конструкции (в однородной однослойной и в многослойной с утеплителем).

6. Физический смысл коэффициента паропроницаемости. Какова
его размерность?

7. Как определяются величины сопротивления паропроницанию
каждого слоя ограждающей конструкции и общего сопротивления
паропроницанию ограждения?

8. По какой формуле определяют парциальное давление водя­ного пара в любом сечении ограждения?

9. По какой формуле определяют температуру в любом сечении ограждения?

10. Как определяется требуемое сопротивление паропроницанию
ограждения?

11.Как проверить наружное ограждение на возможность конденсации водяного пара в толще ограждения?