5. Расчет влажностного режима ограждающих конструкций

При проектировании зданий и сооружений следует предусматривать гидроизоляционную защиту внутренней и наружной поверхности стен от воздействия влаги с учетом применяемых материалов, и условий эксплуатации.

В многослойных наружных стенах производст­венных зданий с влажным или мокрым режимом помещений допускается предусматривать устрой­ство вентилируемых воздушных прослоек, а при непосредственном периодическом увлажнении стен помещений – устройство вентилируемой прослойки с защитой внутренней поверхности от воздействия влаги.

В наружных стенах зданий и сооружений с сухим или нормальным режимом помещений допус­кается предусматривать невентилируемые (замкну­тые) воздушные прослойки и каналы высотой не более высоты этажа и не более 5 м.

5.1. Требования к влажностному режиму ограждающих конструкций. Сопротивление паропроницанию Ω₀ (м²·ч·Па/мг) ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации¹) должно быть не менее наибольшего из следующих нормируемых значений:

а) нормируемого сопротивления паропроницанию Ω_req^* (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле

; (5.1)

б) нормируемого сопротивления паропроницанию Ω_req^** (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяемого по формуле

, (5.2)

где е_int – упругость водяного пара при расчетной температуре и влажности внутреннего воздуха, определяемая по формуле

е_int=(φ_int/100)E_int , (5.3)

где E_int – упругость насыщенного пара при расчетной температуре t_int;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха;

Ω_e – сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с п. 5.2;

e_ext^ср – средняя за год упругость водяного пара наружного воздуха (табл. П. 14);

z₀ – продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха (рассчитывается по данным табл. П.13 приложения);

Е₀ – упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре τ₀ в плоскости возможной конденсации за период z₀;

₀ = t_int – ( t_int – t₀)(R_si+R_e)/R_o, (5.4)

где t₀ – среднемесячная температура наружного воздуха за период z₀; R_sj=1/_int – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности стены; R_e – термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, м²·°С/Вт; R_o – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²·°С/Вт;

_W – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, принимаемая равной 2/3 толщины теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции;

 – плотность теплоизоляционного материала;

W_av – предельно допустимое приращение влажности материала (%) в зоне конденсации за период влагонакопления z_o. Для минераловатных плит W_av=3 %, для пенополимеров W_av=25 %.

Е – упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле

E=(E₁z₁+Е₂ z₂+Е₃ z₃)/12, (5.5)

где E₁, Е₂, Е₃ – упругости водяного пара, принимаемые по температурам в плоскости возможной конденсации τ_1, τ_2, τ₃, соответственно, в зимний (индекс 1), весенне-осенний (индекс 2) и летний (индекс 3) периоды:

_i = t_int-( t_int – t_i)(R_si+R_e)/R_o, i=1, 2, 3, (5.6)

где t_i — средняя температура наружного воздуха i-го периода, °С, определяемая по формуле

, (5.7)

где — средняя месячная температура воздуха j-го месяца, °С;

n — число месяцев i-го периода;

(При определении парциального давления Е₃ для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода; парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха е_int - не ниже среднего парциального давления водяного пара наружного воздуха за этот период);

z₁, z₂, z₃ – продолжительность в месяцах зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов (к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С; к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 °С; к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 °С);

 – коэффициент, определяемый по формуле

=0,0024(Е₀ -e₀^ext) z₀/Ω_e, (5.8)

где e₀^ext – средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами (табл. П.14);

в) Сопротивление паропроницанию Ω_о чердачного перекрытия или части вентилируемого покрытия, расположенной между внутренней поверхностью и воздушной прослойкой должно быть не менее нормируемого сопротивления паропроницанию Ω_req^***, определяемого по формуле.

Ω_req^***= 0,0012 (е_int -e₀^ext). (5.9)

5.2. Определение сопротивления паропроницанию. Количество пара Р, проникающего через слой материала, толщиной δ, площадью F, за время z определяется по формуле

P=(е_int - е_ext)Fz/δ, (5.10)

где  – коэффициент паропроницаемости, мг/(мчПа), принимаемый по табл. П.9 приложения; (е_int - е_ext) – разность упругостей водяного пара с внутренней и наружной стороны ограждения.

Сопротивление паропроницанию Ω (Пачм²/ г) однослойной конструкции или отдельного однородного слоя многослойной ограждающей конструкции определяет­ся по формуле

Ω = δ/, (5.11)

где δ - толщина слоя, м.

Полное сопротивление ограждения потоку диффундирующего через него во­дяного пара будет равно сумме сопротивлений отдельных слоев и сопротивлений влагообмену поверхностей ограждения:

Ω_о = Ω_int+ Ω ₁+ Ω ₂+…+ Ω _n+ Ω _ext = Ω _ВП+ δ₁/₁ + δ₂/₂ +…+ δ_n/_n + Ω _ext. (5.12)

Здесь Ω ₁, Ω ₂,… - сопротивление паропроницанию отдельных слоев ограждения, n - число всех слоев ограждения; Ω_int и Ω_ext - сопротивление влагообмену соответственно внутренней и наружной поверхности ограждения.

Для практических расчетов можно принимать Ω _int = 26,6, а Ω _ext = 13,3 Пачм²/ г.

Примечание. Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

5.3. Расчет распределения парциального давления водяного пара в толще ограждения и определение возможности образования конденсата. Конденсация водяного пара отсутствует, если температура (_i), падая по толщине ограждения, остается выше точки росы (t_i^рос) или, что то же самое, парциальное давление водяного пара e_i, также понижающееся в направлении изнутри наружу, не достигает значения упругости насыщенного пара Е_i, т.е. выполняются условия:

_i>t_i^рос или e_i<Е_i.

Температура в пределах каждого однородного слоя изменяется линейно, поэтому достаточно определить температуру на границах слоев по формуле

_i = t_int – ( t_int – t_ext")(R_si+R_i)/R_o, (5.13)

где i – номер слоя, считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции; _i – температура на внешней границе каждого слоя; t_ext" — средняя месячная температура наружного воздуха наиболее холодного месяца, определяемая по табл. П.13 приложения; R_sj=1/_int – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности стены; R_i – сумма термических сопротивлений слоев от внутренней поверхности ограждающей конструкции до внешней границы i-го слоя; R_o – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.

Вследствие сопротивления материала паропроницанию упругость водяного пара, по мере его проникания в толщу материала будет понижаться от е_int до е_ext. При многослойном ограждении график падения е имеет вид ломаной линии. Значения упругости водяного пара на границах слоев определяют по формуле

е_i = е_int – (е_int – е_ext)(Ω _int+ΣΩ _i)/Ω ₀, (5.14)

где е_i – упругость водяного пара на внешней поверхности i-ого слоя; Σ Ω _i – сумма сопротивлений паропроницанию i слоев ограждения, считая от его внутрен­ней поверхности.

Парциальное давление водяного пара внутри и снаружи стены определяют по формулам:

е_int = (_int/100)E_int,

e_ext = (_ext/100)E_ext,

где E_int и E_ext – значения парциального давления насыщенного водяного пара внутри и снаружи стены при температурах, соответственно, t_int и t_ext".

Парциальное давление насыщенного пара на границах слоев Е_i определяют по значениям _i.

Расчет конденсации влаги в ограждении можно сделать графоаналитическим способом. Если график падения упругости водяного пара е по оси x (толщине ограждения) лежит ниже линии максимальной упругости Е и не пересекается с ней, то конденсация пара исключена. Если линии е и Е пересекаются, то возможна конденсация водяного пара в толще ограждения, в тех местах, где линия е лежит выше линии Е. В этом случае можно не вычислять значения е_i, если по оси x откладывать не толщину слоев, а их сопротивления паропроницанию Ω. Тогда, согласно с формулой (5.10), график изменения е=f(Ω) будет прямой линией, соединяющей точки е_int и е_ext, соответствующие упругостям водяного пара на поверхностях ограждения.

Формула (5.10) справедлива только при отсутствии конденсации. Поэтому, если есть конденсация, не следует думать, что линия е может оставаться прямой и располагаться выше линии Е. Этого не может быть, так как происходящая конденсация не позволяет упругости пара е стать выше значения Е.