9.2 Примеры расчетов

Пример 1. Расчет сопротивления паропроницанию наружной стены

промышленного здания для условий г. Краснодара.

Исходные данные:

Рисунок 9.1. Расчетная схема наружной стены

1, 3 – цементно-песчанный раствор, кг/м³; Вт/(м∙^оС);

мг/(м∙ч∙Па);

2 – керамзитобетон, кг/м³; Вт/(м∙^оС); мг/(м∙ч∙Па).

Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха: =18 °С; = 80 %. По формуле 9.5 Па.

Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче панели определится из формулы

.

м²∙^оС/Вт

Термическое сопротивление слоя панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) составит:

м²∙^оС/Вт.

Продолжительность сезонов и среднесезонные температуры определяем по приложению 7, а значения температур в плоскости возможной конденсации ( ), соответствующие этим температурам, – по формуле 9.6:

для зимнего периода – Z₁ = 0 ;

для весенне-осеннего периода (январь, февраль, март, декабрь) – Z₂ = 4 мес.; = 0,4 °С. Для этого преиода

°С;

для летнего периода (апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь) – Z₃ = 8 мес.; °С. Для данного периода

°С.

По среднесезонным температурам в плоскости возможной конденсации определяем упругость водяного пара (по приложению 20):

Па; Па.

По формуле 9.3 подсчитываем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период:

Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период определяем по приложению 15:

Па.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации:

м²∙ч∙Па/мг.

По формуле 9.1. определяем требуемое сопротивление паропроницанию конструкции ограждения из условия недопустимости накопления влаги в его толще, за годовой период эксплуатации:

м²∙ч∙Па/мг.

Продолжительность (в сутках) периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами, согласно приложению 8, Z₀ = 59 сут., а средняя температура наружного воздуха периода (в месяцах) с отрицательными температурами °С. По формуле 9.7. температура в плоскости возможной конденсации составит:

°С.

Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации E₀ = 867 Па (по приложению 20).

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления (по таблице 9.1.) равно .

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха период месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по приложению 15:

Па.

В соответствии с формулой 9.4:

м²∙ч∙Па/мг.

По формуле 9.2. определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения накопления влаги в панели за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха:

м²∙ч∙Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между внутренней поверхностью стены и плоскостью возможной конденсации:

м²∙ч∙Па/мг.

Так как , конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию удовлетворяет нормируемым требованиям.

Пример 2. Расчет сопротивления паропроницанию невентилируемого покрытия

промышленного здания.

Исходные данные:

Конструкция покрытия состоит из легкобетонной панели толщиной 180 мм, цементно-песчанной стяжки толщиной 20 мм и рулонного ковра из трех слоев рубероида. Для рассматриваемой конструкции требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации составляет м²∙ч∙Па/мг, а по условиям ограничения накопления влаги за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха – м²∙ч∙Па/мг.

Порядок расчета

Находим сопротивление паропроницанию отдельных конструктивных слоев покрытия с использованием приложения 13 и формулы 9.8. Полученные результаты приведены в таблице 9.3.

Таблица 9.3. – Сопротивление паропроницанию слоев конструкции

Материал слоя	Плотность , кг/м3	Толщина , м	Коэффициент паропро- ницаемости , мг/м2∙ч∙Па	Сопротивление паропро- ницанию , м2∙ч∙Па/мг
Легкий бетон	1 200	0,18	0,11	1,636
Цементно-песчаный раствор	1 800	0,02	0,09	0,222
3 слоя рубероида на битумной мастике	830	0,0105	–	4,200

Находим сопротивление паропроницанию покрытия от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, учитывая, что эта плоскость в невентилируемом совмещенном покрытии расположена между утеплителем и подкровельным слоем (в данном случае, на наружной поверхности легкобетонной плиты):

м²∙ч∙Па/мг.

Производим сравнение полученного значения с требуемыми значениями сопротивления паропроницанию по каждому из двух условий увлажнения конструкции.

Из двух значений требуемого сопротивления паропроницанию и принимаем большее, то есть м²∙ч∙Па/мг.

В нашем случае < . Следовательно, в конструкции покрытия требуется устройство пароизоляционного слоя. Минимально допустимую величину сопротивления паропроницанию этого слоя находим из условия:

м²∙ч∙Па/мг.

Для обеспечения сопротивления паропроницанию, соответствующего нормативным требованиям, на внутренней поверхности легкобетонной панели необходимо устройство пароизоляционной защиты с сопротивлением паропроницанию не менее 0,492 м²∙ч∙Па/мг. В качестве пароизоляции в данном случае можно использовать покрытие изольной мастикой, сопротивление паропроницанию которой составляет 0,60 м²∙ч∙Па/мг.

Пример3. Расчет сопротивления паропроницанию совмещенного

невентилируемого покрытия коровника.

Исходные данные:

Район строительства – Дмитровский район Московской области, зона влажности – нормальная (приложение 6). Коровник с круглогодичным содержанием животных.

Параметры внутреннего воздуха коровника: в зимний и весенне-осенний периоды – температура °С, относительная влажность %; в летний период температура на 5°С больше температуры наружного воздуха , относительная влажность %. Влажностный режим помещения по зимнему периоду эксплуатации – нормальный (приложение 8).

При нормальном режиме эксплуатации помещения и нормальной зоне влажности в районе строительства (приложение 10) определяем, что условия эксплуатации рассчитываемого покрытия относятся к категории Б.

Конструкция рассчитываемого покрытия (рисунок 9.2.) состоит материалов, теплотехнические показатели которых определены по приложению 13 при условиях эксплуатации Б и приведены в таблице 9.4 (нумерация слоев дана со стороны помещения).

Кровельный рулонный ковер состоит из трех слоев рубероида (толщина каждого слоя рубероида 1,5 мм, а сопротивление паропроницанию – 1,1 м²∙ч∙Па/мг (по таблице 9.2.) и трех слоев битумной мастики (толщиной по 2 мм с сопротивлением паропроницанию по 0,28 м²∙ч∙Па/мг). Таким образом, общая толщина указанного рулонного ковра составляет   ∙,5 +3∙2=10,5 мм = 0,0105 м, а общее его сопротивление паропроницанию м²∙ч∙Па/мг.

Толщина утеплителя из минераловатных плит составляет ₂ = 0,10 м. Общее сопротивление теплопередаче покрытия по формуле 1.2 составляет:

м²∙°С/Вт,

где – коэффициенты теплообмена поверхностей покрытия (приложения 4 и 5).

Рисунок 9.2. Расчетная схема невентилируемого покрытия коровника.

1 – железобетонная плита; 2 – утеплитель из жестких минераловатных плит на синтетическом связующем;

3 – кровельный рулонный ковер из трех слоев рубероида на битумной мастике.

Таблица 9.4. – Сопротивление паропроницанию слоев конструкции

Материал слоя	Плотность , кг/м3	Толщина , м	Коэффициент теплопроводности , Вт/(м∙оС)	Коэффициент паропро- ницаемости , мг/(м2∙ч∙Па)	Сопротивление паропро- ницанию , м2∙ч∙Па/мг
Железобетон	2 500	0,03	2,04	0,030	1,00
Жесткие менераловатные плиты на синтетическом связующем	200	0,10	0,08	0,488	0,205
Рулонный ковер из трех слоев рубероида на битумной мастике	830	0,0105	0,17	–	4,14

Плоскость возможной конденсации водяных паров в многослойной конструкции покрытия совпадает с наружной поверхностью утеплителя (между утеплителем и рулонным ковром).

Термическое сопротивление слоев покрытия от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет:

м²∙°С/Вт.

Сопротивление паропроницанию части покрытия между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации равно сопротивлению паропроницанию рулонного ковра м²∙ч∙Па/мг.

Плотность жестких минераловатных плит кг/м³;толщина увлажняемого слоя равна толщине утеплителя м; предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя для минераловатных плит (по таблице 9.1) .

В главе СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» определяем среднемесячные температуры наружного воздуха и среднемесячные величины упругости наружного воздуха , для условий г. Дмитрова Московской области, разделив годовой период на три расчетных периода (в соответствии с разделом 9.1 настоящего пособия):

для зимнего периода ( 5 °C);

для весенне-осеннего периода (–5 °С  5 °C);

для летнего периода (  5 °C).

Таблица 9.5 – Климатические параметры наружного воздуха

Расчетный период (сезоны) года и количество месяцев	Месяцы года	Среднемесячные параметры				Средние за расчетный период (сезон)
		, °C	, °С	, °С	, %	, °С	, °С	, °С
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Зимний (z1 = 4 мес.)	XII I II III	-8,0 -10,5 -10,0 -5,1	360 290 280 350	10 10 10 10	75 75 75 75	-8,4	10	920
Весеннее-осенний (z2 = 3 мес.)	IV X XI	3,4 3,8 -2,6	580 690 450	10	75	1,5	10	920
Летний (z3 = 5 мес.)	V VI VII VIII IX	11,0 15,1 17,5 15,6 10,1	860 1240 1450 1430 1030	16 20,1 22,3 20,6 15,1	75 75 75 75 75	13,9	18,9	1637

В таблице 9.5 приведены расчетные параметры внутреннего воздуха ( и ) на каждый месяц и осредненные за каждый расчетный период температуры наружного и внутреннего воздуха, а также упругость водяного пара внутреннего воздуха , вычисленная по средней температуре и относительной влажности для каждого периода с помощью приложения 20 по формуле 9.12.

Для месяцев летнего периода среднемесячная температура внутреннего воздуха принята на 5°С выше среднемесячной температуры наружного воздуха, а относительная влажность внутреннего воздуха принята равной максимально допустимой для летнего периода.

Порядок расчета

Среднегодовую упругость пара внутреннего воздуха , используя данные граф 1 и 9 таблицы 9.5, определяем по формуле

Па

Значения температур в плоскости возможной конденсации, соответствующие среднесезонным значениям температур внутреннего и наружного воздуха (см. таблицу 9.5 графы 7 и 8), определяем по формуле 9.7:

для зимнего периода °С;

для весенне-осеннего периода °С;

для летнего периода °С.

По вычисленным значениям температур определяем для каждого периода максимальную упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации с помощью приложения 20:

Е₁ = 334 Па; Е₂ = 711 Па; Е₃ = 1629 Па.

Среднюю упругость водяного пара Е в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации определяем по формуле 9.4, принимая длительность соответствующего периода по графе 1 таблицы 9.5:

Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период эксплуатации определяем по данным графы 4 таблицы 9.5:

Требуемое сопротивление паропроницанию , из условия недопустимости накопления влаги в покрытии за годовой период эксплуатации, определяем по формуле 9.1:

м²∙ч∙Па/мг

Продолжительность периода влагонакопления z₀, сут., принимаемую равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха (с ноября по март включительно, согласно графы 3 таблицы 9.5) определяем как сумму суток указанных месяцев:

сут.

Средняя температура наружного воздуха за этот период рассчитывается по данным графы 3 таблицы 9.5.

°С.

Средняя температура, относительная влажность и упругость водяного пара внутреннего воздуха за этот период составляют:

°С; ; Па.

Средняя температура в плоскости возможной конденсации за период влагонакопления равна:

°С.

Максимальная упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации при этой температуре определяется по приложению 20 и составляет Е₀ = 368 Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за период с отрицательными среднемесячными температурами по данным графы 4 таблицы 9.5 определим по выражению:

Па.

По формуле 9.5 определяем величину :

.

По формуле 9.2 определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения накопления влаги в покрытии за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха:

м²∙ч∙Па/мг.

Из двух значений требуемого сопротивления паропроницанию покрытия и (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) принимаем большее:

м²∙ч∙Па/мг.

Определяем фактическое сопротивление паропроницанию слоев покрытия в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

м²∙ч∙Па/мг.

Так как, < необходимо устройство дополнительной пароизоляции, минимальное сопротивление паропроницанию которой определяем по формуле:

м²∙ч∙Па/мг.

Таким образом, для обеспечения требуемого сопротивления паропроницанию рассчитываемого покрытия между внутренним железобетонным слоем и утеплителем необходимо устройство пароизоляции с сопротивлением паропроницанию не менее 3,63 м²∙ч∙Па/мг.

В качестве пароизоляции в данном случае может быть использована полиэтиленовая пленка толщиной 0,16 мм с сопротивлением паропроницанию м²∙ч∙Па/мг 3,63 м²∙ч∙Па/мг (см. таблицу 9.2). В качестве варианта можно использовать три слоя рубероида на битумной мастике (см. таблицу 9.2) с общим сопротивлением паропроницанию м²∙ч∙Па/мг ,63 м²∙ч∙Па/мг.