Расчет наружной стены здания на сопротивление паропроницанию

 

Исходные данные

 

1. Ограждающая конструкция – наружная стена из многослойных железобетонных панелей с утеплителем из мягких минераловатных плит (ρ g = 100 кг/м³) толщиной d = 0,08 м, общая толщина панели d_п = 0,30 м

2. Здание – жилое.

3. Пункт строительства – Великий Новгород

 

 

Порядок расчета

 

Находим сСредние температуры и упругости водяного пара

наружного воздуха по месяцам для Великого Новгорода [2]

 

Номера месяцев
text, ^оС	-8,6	-8,4	-4,5	3,3	10,4		17,3	15,2	10,1	4,2	-1,1	-5,9
еext, Па

 

Расчетная температура внутреннего воздуха t_intв = 2018 ^оС [6, прил. 4], относительная влажность j _int = 55% [1].

Следовательно, влажностный режим помещения – нормальный, табл.31.

 

Рис. 74. Разрез ограждающей конструкции

 

d₁ = 0,12 м; d₂ = 0,08 м; d₃ = 0,10 м;

 

Великий Новгород находится в строительно-климатической зоне II В [2], и во II зоне по влажности (нормальной), прил. 21 [1, прил. 1].

При нормальном влажностном режиме помещения в нормальной зоне по влажности – условия эксплуатации "Б", прил. 32 [1, прил. 2].

 

t_вint = 2018 ^оС [6, табл. 4]

n = 1 табл. 53 [1, табл. 3^*]

Dt_nн = 4 ^оС табл. 42

a_intв = 8,7 табл. 64

a_extн = 23 (табл. 75)

S₁ = S = 16,95 прил. 4 [1, прил. 3^*5]

S₂ = 0,73

l₁ = l₃ = 2,04

l₂ = 0,07

 

1. Термическое сопротивление R отдельных слоев конструкции определяем по формуле (4):

R₁ = d₁ / l₁ = 0,12 / 2,04 = 0,059 = 0,06

R₁ = d₂ / l₂ = 0,08 / 0,07 = 1,143 = 1,14

R₃ = d₃ / l₃ = 0,049 = 0,05

 

2. Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к рассчитываем по формуле (5), учитывая п. 1.2.:

R_к R_k = 0,06 + 1,14 + 0,05 = 1,25 м²×^оС/Вт

3. Сопротивление теплопередаче R_о многослойной панели определяем по формуле (8):

R_о = 1/8,7 + 1,25 + 1/23 = 1,41 м²×^оС/Вт

 

4. Рассчитываем сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции R_pn (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации), см. п. 3.1. и 3.2.

 

Плоскость возможной конденсации (ПВК) в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя, см. рис. 4. Поэтому:

 

5. Для того, чтобы рассчитать требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации по формуле 231, необходимо сначала найти следующие данные:

 

а) находим парциальное давление упругость водяного пара внутреннего воздуха е_intв при расчетных t_intв = 2018 ^оС и j_int = 55% по формуле (253),

е_в = Е_в · φ/ 100 (25)

где Е_intв = 2338063 Па (по приложению 76 для t_в = 2018 ^оС);

е_intв = 2338063 · 55 / 100 = 1169135 Па

Учитывая прим. 2 на стр. 25 принимаем е_int = 123246 Па

 

б) находим среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период (е_ext),

е_ext = 3130 + 310 + 3970 + 610 + 880 + 12560 + 15130 + 14470 + 10890 + 750 + 550 + 400) / 12 = 7960 Па

 

в) рассчитываем сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и ПВК:

_. =

 

г) Для определения упругостей водяного пара Е₁, Е₂, Е₃ и Е₀ в плоскости возможной конденсации рассчитаем средние температуры наружного воздуха и температуры в ПВК всех соответствующих периодов и оформляем все в виде таблицы (табл. 108).

Определяем продолжительность в месяцах зимнего (z₁), весенне-осеннего (z₂), летнего (z₃) периодов и периода влагонакопления (z₀), см. п.3.2.

Рассчитаем средние температуры наружного воздуха в соответствии со значениями средних температур месяцев, входящих в указанные периоды:

t₁ (зимн.) = -7,63⁰С;

t₂ (весен.-осен.) = 0,48⁰С;

t₃ (летн.) = 13,6⁰С;

t₀ (влагонак.) = -5,7⁰С

Температуру в плоскости возможной конденсации (ПВК) рассчитаем по формуле

(286)

Для нашего примера

По прил. 76 находим значения парциальных давлений насыщенного водяного пара Е₁, Е₂, Е₃ и Е₀ в соответствии с рассчитанными температурами в плоскости возможной конденсации:

Е₁ (зимн.) = 3785 Па

Е₂ (весен.-осен.) = 701690 Па

Е₃ (летн.) = 159887 Па

Е_о (влагонак.) = 44137 Па

Таблица 108

 

Период	Номера месяцев	Число месяцев	Наружная температура, t, ^оС	В плоскости возможной конденсации
температура τ, ^оС	парциальное давление водяного пара Е, Па
Зимний, z1	1,2,12		-7,63	-5,78
Весенне-осенний, z2	3,4,10,11		0,48	1,972
Летний, z3	5,6,7,8,9		13,6	14,113,9
Влагонакопления, zо	1,2,3,11,		-5,7	-3,94,0

 

 

д) По формуле 264 рассчитаем среднее значение максимального парциального давления водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, используя данные табл. 108.

Е = Па

е) Определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации, подставляя полученные данные в формулу 231.

;

ж) Сравниваем значения R_p и (см. п.3.2.):

R_р = 4,14 > =4,6

Первое условие не выполняется.

 

6. Для расчета требуемого сопротивления паропроницанию (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха) находим следующие данные:

 

а) Находим продолжительность периода влагонакопления z_о в сутках для Великого Новгорода, [2]:

z_о = 1436 сут.

 

б) Определяем среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха () периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами (см. табл. 108) в соответствии с исходными данными[2]:

= Па,

где - среднемесячные парциальные давления водяного пара тех месяцев, у которых среднемесячная температура наружного воздуха ниже или равна 0 ^оС, см. табл. 108.

в) Вычисляем значение η по формуле 264:

η =

г) Находим данные по увлажняемому слою конструкции (утеплителю из мягких минераловатных плит), см. задание:

ρ_w = 100 кг/м³ (плотность материала увлажняемого слоя);

δ_w = 0,08 м (толщина увлажняемого слоя);

Δω_аν = 3,0 % (предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в утеплителе, по табл. 97)

 

д) Рассчитаем по формуле (242), подставляя все полученные значения:

;

Учитывая п. 3.4 принимаем ;

е) Сравниваем значения R_р и (см. п. 3.2.)

R_р (4,14) < (58,51)

Значит, и второе условие не выполняется, т.е. в ограждающей конструкции будет излишнее количество влаги за период с отрицательными температурами наружного воздуха.

Таким образом, предлагаемая панель не может быть применима в качестве наружной стены жилого здания в Великом Новгороде. Требуется пароизоляция изнутри из расчета

=

Учитывая п. 3.4. ;

= 5 – 4,14 = 0,86 ,

или же другое конструктивное решение ограждающей конструкции.

 

Таблица 7

Материал ограждающей конструкции

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале , %

1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков 2. Кладка из силикатного кирпича 3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шунгизитобетон, перлитобетон, пемзобетон и др.) 4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.) 5. Пеногазостекло 6. Фибролит цементный 7. Минераловатные плиты и маты 8. Пенополистирол и пенополиуретан 9. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака 10. Тяжелые бетоны

1,5 2,0 5,0     6,0   1,5 7,5 3,0 25,0 3,0   2,0

 

Пример 5.

Проверка внутренней поверхности наружной стены здания

на возможность конденсации влаги

(Исходные данные берем из примера 1 пособия)

 

t_i = 20⁰C;

t_e = -27⁰C;

R₀ = 3,12 ;

α_i = 8,7 ;

φ = 55%

 

5.1. Определяем температуру на внутренней поверхности ограждающей конструкции по формуле 28 (см. стр. 39).

5.2. Находим парциальное давление водяного пара (е) при температуре τ_i = 18,3⁰C.

е = 2102 Па

5.3. Определяем парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха (Е) при температуре воздуха t_i = 20⁰C.

Е = 2338 Па

5.4. Определяем относительную влажность внутреннего воздуха, при которой начнется выпадение конденсата в данных условиях по формуле

 

Делаем вывод: Выпадения конденсата на внутренней поверхности стены в данных условиях эксплуатации не будет.

Конденсат будет образовываться, если относительная влажность воздуха внутри помещения достигнет 89,9%.

Приложение 1

Исходные данные

 

1. Климат местности

1.1. Среднемесячные температуры t_{еxt .}; упругости водяного пара е_ext; максимальные амплитуды суточных колебаний температуры .

 

Таблица 1

Величина

Месяц

tеxt, ^оС

, ^оС

еext, Па

 

1.2. Температуры воздуха, ^оС:

- средняя наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

-средняя отопительного периода, которая охватывает дни со среднесуточными температурами t_еxt £ 8^оС;

1.3. Продолжительности периодов:

- отопительного (с температурами t_еxt £ 8^оС);

- влагонакопления (с температурами t_еxt £ 0^оС).

1.4. Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, n, м/с.

1.5. Интенсивность солнечной радиации, поступающей в июле:

- широта местности (города);

- на западный фасад: I_max; I_aν;

- на горизонтальную поверхность: I_max; I_aν.

- коэффициент поглощения материала наружной поверхности ограждающей конструкции - r.

 

2. Параметры теплового микроклимата помещения

2.1. Температура воздуха t_int;

2.2. Относительная влажность воздуха j_int.

 

3. Теплофизические характеристики материалов

Характеристики материалов в конструкции зависят от их эксплуатационной влажности, которая предопределяется влажностным режимом помещения и влажностью климатической зоны, в которой расположено здание.

Поэтому с учетом условий эксплуатации (А или Б) значения характеристик материалов, составляющих заданную конструкцию, представить в табличной форме:

 

Таблица 2

Номер слоя	Материал	Номер поз. (прил. 3 СниПа)	Плотность, rо	Влажность, w, %	Коэффициенты
Теплопро- водности, l, вт/м ^о С	Теплоус- воения S. Вт/м^2 ^оС	Паропроницания, m, мг/м ч Па

 

Приложение 32

Условия эксплуатации ограждающих конструкций

в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности

 

Влажностный режим помещений (по табл. 1)	Условия эксплуатации А и Б в зонах влажности (по прил. 1^*)
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	В	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

 

 

Приложение 43

Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

 

Толщина воздушной прослойки, м	Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки Rв.п,
горизонтальной при потоке тепла снизу вверх и вертикальной	горизонтальной при потоке тепла сверху вниз
при температуре воздуха в прослойке
положи- тельной	отрица- тельной	положи- тельной	отрица- тельной
0,01	0,13	0,15	0,14	0,15
0,02	0,14	0,15	0,15	0,19
0,03	0,14	0,16	0,16	0,21
0,05	0,14	0,17	0,17	0,22
0,1	0,15	0,18	0,18	0,23
0,15	0,15	0,18	0,19	0,24
0,2-0,3	0,15	0,19	0,19	0,24
П р и м е ч а н и е. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

 

Приложение 54

Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций

 

№ пп	Материал	Плотность (в сухом состоянии ), γо, кг/м^3	Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по прил. 2)
теплопроводности λ, Вт/м·^оС	теплоусвоения (при периоде 24 ч) S, Вт/м^2·^оС	паро- проницаемости µ, мг/м·ч·Па
А	Б	А	Б
А . Бетоны
	Железобетон		1,92	2,04	17,98	18,95	0,03
	Пемзобетон		0,62	0,68	8,54	9,30	0,075
	То же		0,30	0,34	4,69	5,20	0,11
	Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон		0,67	0,79	9,06	10,77	0,090
	То же		0,44	0,52	6,36	7,57	0,11
	То же		0,20	0,26	3,03	3,78	0,26
	Перлитобетон		0,44	0,50	6,96	8,01	0,15
	То же		0,33	0,38	5,50	6,38	0,19
	Шлакопемзобетон (термозитобетон)		0,63	0,76	9,32	10,83	0,075
	То же		0,37	0,44	5,83	6,73	0,11
	Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон		0,52	0,58	7,90	8,78	0,098
	То же		0,29	0,35	4,46	5,15	0,13
	Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат		0,41	0,47	6,13	7,09	0,11
	То же		0,22	0,26	3,36	3,91	0,17
	То же		0,14	0,15	2,19	2,42	0,23
	Газо- и пенозолобетон		0,35	0,41	5,48	6,49	0,12

Продолжение приложения 54

Б. Цементные, известковые и гипсовые растворы
	Цементно-песчаный		0,76	0,93	9,60	11,09	0,09
	Сложный (песок, известь, цемент)		0,70	0,87	8,95	10,42	0,098
	Известково-песчаный		0,70	0,81	8,69	9,76	0,12
	Цементно-шлаковый		0,52	0,64	7,00	8,11	0,11
	Гипсоперлитовый		0,19	0,23	3,24	3,84	0,17
	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)		0,19	0,21	3,34	3,66	0,075
В. Кирпичная кладка и облицовка природным камнем
	Кирпичная кладка из сплошного кирпича
	Глиняного обыкновенного (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе		0,70	0,81	9,20	10,12	0,11
	Глиняного обыкновенного на цементно-шлаковом растворе		0,64	0,76	8,64	9,70	0,12
	Силикатного (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе		0,76	0,87	9,77	10,90	0,11
	Шлакового на цементно-песчаном растворе		0,64	0,70	8,12	8,76	0,11
	Кирпичная кладка из кирпича керамического и силикатного пустотного
	Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м^3 (брутто) на цементно-песчаном растворе		0,58	0,64	7,91	8,48	0,14

Продолжение приложения 54

	Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м^3 (брутто) на цементно-песчаном растворе		0,47	0,52	6,16	6,62	0,17
	Силикатного одиннадцатипустотного на цементно-песчаном растворе		0,70	0,81	8,59	9,63	0,13
	Силикатного четырнадцатипустотного на цементно-песчаном растворе		0,64	0,76	7,93	9,01	0,14
	Облицовка природным камнем
	Гранит, гнейс и базальт		3,49	3,49	25,04	25,04	0,008
	Мрамор		2,91	2,91	22,86	22,86	0,008
	Известняк		0,93	1,05	10,85	11,77
Г. Дерево, изделия из него
	Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66^**, ГОСТ 9463-72^*)		0,14	0,18	3,87	4,54	0,06
	Сосна и ель вдоль волокон		0,29	0,35	5,56	6,33	0,32
	Фанера клееная (ГОСТ 3916-69)		0,15	0,18	4,22	4,73	0,02
	Картон облицовочный		0,21	0,23	6,20	6,75	0,06
	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74^*, ГОСТ 10632-77^*)		0,23	0,29	6,75	7,70	0,12

Продолжение приложения 54

	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74^*, ГОСТ 10632-77^*)		0,13	0,16	3,93	4,43	0,13
	Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе		0,24	0,30	6,17	7,16	0,11
Д. Теплоизоляционные материалы
	Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82)		0,064	0,07	0,73	0,82	0,30
	Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)		0,09	0,11	1,46	1,72	0,38
	То же		0,06	0,07	0,64	0,73	0,56
	Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78)		0,06	0,064	0,44	0,50	0,60
	Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)		0,052	0,06	0,89	0,99	0,05
	То же		0,041	0,052	0,65	0,82	0,05
	Пенополистирол (ГОСТ 15588-70^*)		0,041	0,05	0,41	0,49	0,05

Окончание приложения 54

	Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)		0,052	0,06	0,89	0,99	0,05
	То же		0,041	0,052	0,65	0,82	0,05
	Пенополистирол (ГОСТ 15588-70^*)		0,041	0,05	0,41	0,49	0,05
	Пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1 (ТУ 6-05-1158-78)	100 и менее	0,05	0,052	0,68	0,80	0,23
	Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75)		0,041	0,041	0,53	0,55	0,05
	Перлитопластбетон (ТУ 480-1-145-74)		0,041	0,05	0,58	0,66	0,008
Е. Материалы кровельные, гидроизоляционные, облицовочные и рулонные покрытия
	Листы асбестоцементные плоские (ГОСТ 18124-75^*)		0,35	0,41	6,14	6,80	0,03
	Битумы нефтяные строительные и кровельные (ГОСТ 6617-76^*, ГОСТ 9548-74^*)		0,27	0,27	6,80	6,80	0,008
	Рубероид (ГОСТ 10923-82), пергамин (ГОСТ 2697-83), толь (ГОСТ 10999-76^*)		0,17	0,17	3,53	3,53	см. прил. 11^*
	Линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632-79)		0,33	0,33	7,52	7,52	0,002
	Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251-77)		0,35	0,35	8,22	8,22	0,002

 

 

Приложение 65

 

Коэффициенты поглощения солнечной радиации материалом

наружной поверхности ограждающей конструкции

 

Материал наружной поверхности ограждающей конструкции	Коэффициент поглощения солнечной радиации ρ	Материал наружной поверхности ограждающей конструкции	Коэффициент поглощения солнечной радиации ρ
1. Асбестоцементные листы	0,65	10. Плитка облицовочная белая или палевая	0,45
2. Асфальтобетон	0,9	11. Сталь листовая, окрашенная темно-красной краской	0,8
3. Бетоны	0,7	12. Сталь листовая, окрашенная зеленой краской	0,6
4. Дерево неокрашенное	0,6	13. Сталь кровельная оцинкованная	0,65
5. Кирпич глиняный красный	0,7	14. Стекло облицовочное	0,7
6. Кирпич силикатный	0,6	15. Штукатурка известковая темно-серая или терракотовая	0,7
7. Окраска силикатная темно-серая	0,7	16. Штукатурка цементная светло-голубая	0,3
8. Окраска известковая белая	0,3	17. Штукатурка цементная темно-зеленая	0,6
9. Плитка облицовочная керамическая	0,8	18. Штукатурка цементная кремовая	0,4

 

Приложение 76

 

Парциальное давление насыщенного водяного пара при атмосферном

давлении 100 кПа и температуре воздуха 0 ^оС и выше

 

tв, ^оС	Десятые доли, ^оС
0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Упругость Е, Па

 

Окончание приложения 7

Парциальное давление насыщенного водяного пара при атмосферном давлении 100 кПа и температуре воздуха 0^оС и ниже

 

t, ^оС	Е, Па	t, ^оС	Е, Па	t, ^оС	Е, Па	t, ^оС	Е, Па	t, ^оС	Е, Па
0,0		-5,0		-10,0		-15,0		-20
-0,2		-5,2		-10,2		-15,2		-20,5
-0,4		-5,4		-10,4		-15,4		-21
-0,6		-5,6		-10,6		-15,6		-22
-0,8		-5,8		-10,8		-15,8		-23
-1,0		-6,0		-11,0		-16,0		-24
-1,2		-6,2		-11,2		-16,2		-25
-1,4		-6,4		-11,4		-16,4		-26
-1,6		-6,6		-11,6		-16,6		-27
-1,8		-6,8		-11,8		-16,8		-28
-2,0		-7,0		-12,0		-17,0		-29
-2,2		-7,2		-12,2		-17,2		-30
-2,4		-7,4		-12,4		-17,4		-31
-2,6		-7,6		-12,6		-17,6		-32
-2,8		-7,8		-12,8		-17,8		-33
-3,0		-8,0		-13,0		-18,0		-34
-3,2		-8,2		-13,2		-18,2		-35
-3,4		-8,4		-13,4		-18,4		-36
-3,6		-8,6		-13,6		-18,6		-37
-3,8		-8,8		-13,8		-18,8		-38
-4,0		-9,0		-14,0		-19,0		-39
-4,2		-9,2		-14,2		-19,2		-40
-4,4		-9,4		-14,4		-19,4		-41
-4,6		-9,6		-14,6		-19,6		-43
-4,8		-9,8		-14,8		-19,8		-45

 

Приложение 8

Максимальные и средние значения суммарной солнечной радиации

(прямой и рассеянной) при безоблачном небе в июле