4.Расчет паропроницания ограждающих конструкций

Целью расчета является определение соответствия нормам паропроницания разделу 6 СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника» принимаемых ограждающих конструкций.

Анализ возможного влажностного режима ограждения производится из стационарного состояния с учетом только диффузии водяного пара через ограждения. Известно, что с повышением влажности строительных материалов понижаются теплозащитные и гигиенические качества ограждений, снижается их прочность и долговечность. Появление влаги в ограждении может быть вызвана следующими причинами: поступлением строительной, атмосферной, грунтовой, эксплуатационной влаги, образованием гигроскопической влаги, а также процессом конденсации влаги из воздуха.

В подавляющем большинстве случаев конденсация влаги является единственной причиной повышения влажности ограждения. Влага из воздуха может конденсироваться на внутренней поверхности ограждения и в его толще. В результате расчета необходимо убедиться в отсутствии конденсации водяных паров на внутренней поверхности основной глади стен, на внутренней поверхности наружного угла, а также в толще ограждения.

Конденсация влаги не будет происходить на поверхности, если температура внутренней поверхности наружного ограждения на 1-2⁰С превышает температуру точки росы , температуру, при которой относительная влажность воздуха φ при охлаждении достигает 100%.

Сопротивление паропроницанию R_п, м²·ч·Па/кг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее:

а) наибольшего требуемого сопротивления паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации;

б) наибольшего требуемого сопротивления паропроницанию из условия ограждения накопления влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха.

Расчет на возможность конденсации влаги из воздуха на внутренней поверхности и в толще ограждения выполнить для конструкции наружной стены.

Порядок расчета паропроницания конструкции наружной стены.

4.1. Определение возможности конденсации влаги на глади наружной стены и на внутренней поверхности наружного угла.

4.1.1 Установить значение нормируемой относительной влажности воздуха в помещении , % в соответствии с влажностным режимом помещения (здания) по [11;12] и [9, табл.11].

4.1.2. Зная нормируемую относительную влажность воздуха в данном помещении, а также температуру воздуха в нем, определяют температуру точки росы по [6, прил.2].

4.1.3. Определить температуру на внутренней поверхности наружного угла из выражения:

≈ 0,18 (1-0,23R₀), (28)

где: , , R₀ – то же, что в формуле (24).

4.1.4. На основании выполненных расчетов сделать вывод – заключение о возможности конденсации водяных паров на глади стены, сравнивая и ; на внутренней поверхности наружного угла, сравнивая и .

4.2. Конденсация влаги в толще ограждающей конструкции.

(Графоаналитический метод определения зоны возможной конденсации).

4.2.1. Определить температуру в характерных сечениях конструкции наружной стены , ⁰С (на внутренней поверхности между конструктивными слоями, на наружной поверхности) по формуле:

, (29)

где: , , R₀, R_В – то же, что в формуле (24);

сумма термических сопротивлений (n-1) конструктивных слоев, м²·С/Вт.

4.2.2. По найденным значениям температур в характерных сечениях , ⁰С определить соответствующие значения максимальной упругости Е_i, Па по [6, приложения 4] или [5, табл. 1.11], затем построить графики изменения , Е_i в характерных сечениях.

4.2.3. Определить изменение действительной упругости _i, Па в характерных сечениях ограждения по формуле

, (30)

где: _в, _н – действительная упругость водяного пара внутреннего и наружного воздуха, определяемые из формулы

по соответствующим значениям , и , ,

где: и - максимальные упругости водяных паров внутреннего и наружного воздуха [6,прил.4] или [5, табл. 1.11];

R_n – сопротивление паропроницанию ограждения, м²·ч·Па/ мг:

. (31)

где R_пв -сопротивление влагообмену внутренней поверхности, Па

;

сопротивление влагообмену наружной поверхности, Па

;

где : - толщина конструктивного слоя, м;

расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции м²/м·ч·Па, принимаемый по [9, приложение 3];

- сумма сопротивлений паропроницаемости (n-1) слоев ограждения, считая от его внутренней поверхности до рассматриваемого сечения, м²·ч·Па/МГ, определяемая по формуле 31;

- из пункта 4.1.1;

- относительная влажность наружного воздуха [табл.1 данной курсовой работы].

4.2.4. По найденным значениям l_i, Па построить график изменения действительной упругости е_i, Па в характерных сечениях (рис.3).

Рис.3. График изменения в многослойной ограждающей конструкции.

4.3 Определение годового баланса влаги в наружной стене.

4.3.1. Определить требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги, м²·ч·Па/мг по формуле:

, (32)

где: е_В- упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па,

е^/_н - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая по формуле

, (33)

где: е₁, е₂, е₃,… е₁₂ – упругость водяного пара наружного воздуха, Па, по месяцам, принимаемая по [7,8];

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

, (34)

где: Z₁, Z₂, Z₃ – продолжительность в месяцах соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно главе СНиП по строительной климатологии и геофизике с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5⁰С;

б)к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5⁰С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5⁰С.

По [7,8] определить для заданного геофизического пункта (города) продолжительность периодов Z₁, Z₂, Z₃ в месяцах и средние сезонные температуры наружного воздуха t_1н, t_2н, t_3н соответственно для зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов.

Е₁, Е₂, Е₃ – упругость водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации , определяемых при средней температуре наружного воздуха е_1н, е_2н, е_3н, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов [6, приложение 4].

Примечание: при определении упругости Е₃ для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры летнего периода и упругость водяного пара внутреннего воздуха е_В – не ниже средней упругости водяного пара наружного воздуха за этот период.

Значения температур в плоскости возможной конденсации определяют следующим образом:

; (35)

; (36)

, (37)

где t_В, R_В – то же, что в формуле (5);

t_1н, t_2н, t_3н – средние температуры наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, ⁰С;

R₀ – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²·⁰С/Вт;

- сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенной между ее внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации, м²·⁰С/Вт;

R ^/_ПН – сопротивление паропроницанию, м²·ч·Па/МГ, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемой в соответствии с ниже приводимым примечанием.

Примечание: плоскость возможной конденсации в однослойной однородной ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Схематически изобразить конструкцию наружной стены и показать плоскость возможной конденсации, например,

4.3.2.Определить требуемое сопротивление паропроницанию , м²·ч·Па/мг, из условия ограничения накопления влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха по формуле

, (38)

где Z₀ – продолжительность, сут., периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха, t_но, ⁰С, согласно [7,8];

Е_о – упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при температуре в плоскости возможной конденсации, , формула (35).

Температуру в плоскости возможной конденсации , ⁰С, определяют при средней температуре наружного воздуха, t_но, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами [7,8].

-плотность материала увлажняемого слоя (утеплителя), кг/м³, принимаемая равной по [9,приложение 3];

- толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однослойной стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции;

- предельно допустимое приращение массового отношения влаги в материале, утеплителя, %, за период влагонакопления Z₀, принимаемое по [9, табл.14];

А – переводной коэффициент, равный 1000 в единицах СИ;

- определяется по формуле

, (39)

где - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными температурами, определяемая согласно [7,8].

Примечание: в формулах (38) и (39) величина 2,4 – переводной коэффициент размерностей (суток в часы, кг в г, процентов в доли единицы).

4.3.3. Определить сопротивление паропроницанию , м²·ч·Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации).

4.3.4. Сравнить полученное сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции с требуемыми сопротивлениями паропроницанию, определенными по формулам (32) и (38). должно быть не менее из наибольшего и .

4.3.5. В результате выполненных расчетов сделать выводы о возможности конденсации водяных паров на глади стены, на внутренней поверхности наружного угла и в толще ограждения, графически по рисунку определить зону возможной конденсации водяных паров. В случае установления возможности конденсации влаги необходимо предусмотреть меры против конденсации влаги [3, главы IX,XI].

Методика и примеры расчета паропроницания ограждающих конструкций приведены в [6,§6; 9, §4; 3, , §УП-ХI].