Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловой режим зданий. Ч.1. Строительная теплофизика. Учебное пособие по направлениям подготовки 08.03.01, 08.04.01 «Строительство» направленности «Те
.pdf
При прогнозировании теплового комфорта в помещении сравнивают
R
о
,
значения
С, полученные по уравнениям (6.3); (6.4); (6.5), и
вп
численные по формулам (6.6) и (6.7). Если выполняется условие
, оС, вы-
р
р не
вп
менее чем на 2–3 С, то ограждающая конструкция отвечает теплотехническим требованиям и конденсации влаги на внутренней поверхности не будет, в противном случае необходимо предусмотреть меры по устранению
этого явления. Важно выполнить проверку на отсутствие периодической
конденсации на внутренней поверхности для периода резких похолоданий,
т.е. при t
верхности, помимо увеличения термического сопротивления
2
(м
С)/Вт, может быть предусмотрена вентиляция помещения, а также об-
= t
н
, оС. Для борьбы с конденсацией влаги на внутренней по-
мин
R
ф
0
дувка и обогрев этих поверхностей.
ПРИМЕР 6.1
Проверка внутренней поверхности ограждения (стены)
на возможность конденсации влаги из внутреннего воздуха
Исходные данные
,
Ограждающая конструкция жилого здания состоящая из трех слоев
1.
(см. пример 1.1): керамзитобетона
утеплителя из пенополистирола
= 1000 кг/м3 толщиной 2= 0,08 м.
2
2.
Район строительства – г. Пенза.
3.
Влажностный режим помещения – нормальный.
Условия эксплуатации – А.
4.
5.
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в фор-
=1000 кг/м3 толщиной 1=0,120 м; слоя
1
= 40 кг/м3; ут = 0,05 м; керамзитобетона
ут
мулах:
t
хп(0,92)
t
в
R
= –27 С [2, табл.1];.
= 20 С (см. табл. 3.5);
0,115 (м2 С)/Вт (см. формулу 6.3);
в
ф
1,98 (м2 С)/Вт;
0
n = 1 (см. пример 3.1);
= 50 % (см. табл. 3.1);
в
Е
= 2064 Па (см. табл. 6.1).
в
Порядок расчета
1. Определяем температуру внутренней поверхности вп для материала
без теплопроводных включений по формуле (6.3):
R
в
tttn
вп в в н
R
20 20 27 1 14,75
ф
0
0,115
С.
1, 0 3
51
2. Вычисляем действительную упругость водяных паров е по формуле
x
R
R
(6.8):
e Е
в
Па.
100 100
50
в
2064 1032
3. Рассчитываем температуру точки росы
20,1 (5,75 0,00206 ) 20,1 (5,75 0,00206 1032) 6,98е
р
22
4. Определяем температуру внутренней поверхности в углу
по формуле (6.6):
р
оС.
по фор-
уг
муле (6.7):
вп уг
tt
вн
0,18 0, 036R
ф
, или
0
уг
14,75
7,69
20 27
оС.
уг
0,18 (0,036 1,98)
;
Таким образом, конденсация влаги на внутренней поверхности ограж-
дения и в углу стены происходить не будет, так как выполняются условия
р, т.е. 12,8 6,98, и
вп
р, т.е. 7,69 6,98.
уг
6.2. Проверка на возможность конденсации влаги
в толще наружного ограждения
В холодный период действительная упругость водяных паров внутреннего воздуха е
ного воздуха е
через наружные ограждения, может встретить слои, поверхность которых
, Па, чаще всего больше соответствующей упругости наруж-
в
, Па. В этом случае водяной пар из помещения, диффундируя
н
имеет температуру
, оС. В результате возникает зона конденсации влаги в
р
толще ограждения, что крайне нежелательно. В связи с этим необходимо
осуществлять проверочные расчеты на возможность конденсации влаги в
толще принятых наружных ограждений.
Вначале рассматриваемую конструкцию условно разделяют на несколько вертикальных слоев и находят аналитическим методом, как распре-
деляется температура на границе каждого
при температуре наружного воздуха t
лее холодной пятидневки t
где R
– суммарное термическое сопротивление теплопередаче,
xi
хп(0,92),
(рис. 6.1):
tttn
ввн
xi
, равной средней температуре наибо-
н
слоя в толще ограждения
i
, (6.9)
ф
0
,. оС,
xi
начиная от внутреннего воздуха до данного сечения в толще
2о
С)/Вт;
t
н
, tв, n,
R
ограждения, (м
ф
то же, что в формуле (6.3).
–
0
52
Результаты расчета
x
x
ператур
тур
х
откладывают соответствующие вычисленные значения темпера-
х
на границах слоев, отложенные также в масштабе х, м.
Распределение температуры
оформляют графически, для чего в масштабе тем-
xi
на границах каждого слоя показано пря-
х
мой 1 (см. рис. 6.1).
Затем вычисляют значения максимально возможной упругости водяных
паров Е
, Па, по известным температурам х, определенным по уравнению
х
(6.9) на границах слоев в толще наружного ограждения (см. табл. 6.1).
Характер изменения Е
показан кривой 2 (см. рис. 6.1).
x
Рис. 6.1. Графики изменения
, Ех, ех в толще ограждения
х
Используя термодинамическую аналогию, следует значения действи-
тельной упругости водяных паров на границах отдельных слоев е
, Па, опре-
x
делять по формуле
п
R
i
, (6.10)
п
R
0
где
R
п
ee ee
xi
суммарное сопротивление паропроницанию слоев ограждений,
–
i
ввн
считая от внутреннего воздуха до i-го сечения, включая и сопротивление влагообмену у внутренней поверхности
2
(м
чПа)/м
п
R
0
общее сопротивление паропроницанию всей конструкции
–
ограждения, (м
е
, ев – значения действительной упругости водяных паров соответ-
н
2
;
2
чПа)/м2, определяемое по формуле (6.11);
ственно в наружном и внутреннем воздухе, Па, определяем по
формуле (6.13) и (6.14).
R
п
,
в
53
Общее сопротивление паропроницанию всей окружающей конструкции
xxx
Е
п
, (м2чПа)/м2, вычисляют по формуле
R
o
ппп п п п
RRR R R R
0 в (1 2) (2 3) (5 6) нxx x
где
пп п
RR R
(1 2) (2 3) (5 6)xx x
п
п
;
R
R
0
в
сопротивление паропроницанию соответ-
–
ственно внутренней
п
ной
2
(м
чПа)/м
значения сопротивлений паропроницанию
–
0,0266R
в
2
;
поверхностей,
отдельных слоев ограждения, (м
, (6.11)
п
0,0133R
н
и наруж-
2
чПа)/м
определяемые по формуле
2
,
здесь
R
толщина отдельного слоя ограждающей конструкции, м;
–
x
расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя
–
x
ограждения, м
2
/(мчПа).
, (6.12)
Действительная упругость водяных паров в помещении ев и в наружном
воздухе е
где
, Па, определяется как
н
то же, что в уравнении (6.8);
–
в
относительная влажность наружного воздуха при средней тем-
–
н
e
вв
еЕ
нн
в
; (6.13)
100
н
; (6.14)
100
пературе наиболее холодного месяца, %;
– максимально-возможная упругость водяных паров, Па, при рас-
Е
в
четной температуре внутреннего воздуха t
Е
– то же при расчетной температуре наиболее холодной пяти-
н
дневки t
xп(0,92)
, оС (см. табл. 6.1).
Изменение действительной упругости водяных паров е
дения показано кривой 3 (см. рис. 6.1). Графики изменения Е
, оС (см. табл. 6.1);
в
в толще ограж-
x
и еx строятся
x
в одном масштабе. Полученные линии являются линиями падения действительных значений е и Е и максимальной упругости водяных паров в толще
ограждения. Для ограждений из однородных материалов изменение значений упругости водяных паров е происходит по прямолинейной зависимости
с понижением от е
до ен.
в
В результате анализа тепловлажностного режима ограждения могут
встретиться два следующих случая: отсутствие конденсации (рис. 6.2, а) и
наличие конденсации (рис. 6.2, б).
54
Если линии Е и е не пересекаются – значит конденсации водяного пара в
толще ограждения нет (см. рис. 6.2, а); пересечение этих линий (см. рис. 6.2,б)
свидетельствует о возможности конденсации водяного пара.
Рис. 6.2. Распределение Е и е в толще ограждения:
а – при отсутствии конденсации;
б – при наличии конденсации
Для устранения конденсации водяных паров, необходимо располагать
более плотные и теплопроводные слои у внутренней поверхности ограждения, в результате чего повысится температура в толще ограждения, а следовательно и значение Е (см. рис. 6.3). В качестве таких слоев целесообразно
применять пароизоляцию из битума, керамическую притку, цементную затирку и т.п. Избежать
конденсации в толще удается не всегда и тогда приходится ориентироваться не естественную и искусственную просушку
ограждений в теплый период за счет инфильтрации и вентиляции.
При наличии зоны конденсации необходимо определить ее границы, для
чего (см. рис. 6.2, б) из точек е
и ен проводится касательная к линии Е.
в
Между точками касания С и D и находится граница зоны конденсации.
Важно определить в этой зоне величину повышения весовой влажности
материала при конденсации в толще ограждения w
мативным значением
wср, %, определяемым по (табл. 6.2).
, %, и сравнить ее с нор-
i
G
100
, (6.15)
3
;
где
ув(С-D)
–
ув
–
G –
W
i
ув ув()
CD
объемная масса материала увлажненного слоя, кг/м
толщина увлажненного слоя ограждения, м;
количество конденсата в килограммах, прошедшего за час че-
рез 1 м
2
сечения ограждения, кг/м2, определяемое по фор-
муле (6.16).
55
Таблица 6.2
Нормативное значение повышения весовой влажности материала w
Предельно допустимое при-
Материал ограждающей конструкции
Глиняный кирпич
Силикатный кирпич
Легкие бетоны (керамзитобетон, шунгизитбетон, перлитбетон, пемзобетон и др.)
Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон и др.)
Минеральные плиты и маты
Пенополистирол
Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака
Тяжелые бетоны
ращение влаги
в материале
wср, %
1,5
2,0
5,0
6,0
3,0
25,0
3,0
2,0
ср
Количество конденсата G, кг/м3, за период z, сут, определяем по урав-
нению
GGG z
CD
24
, (6.16)
где z – продолжительность, сут., периода влагонакопления, прини-
маемая равной периоду с отрицательными среднемесячными
температурами;
, GD – количество водяного пара в граммах, прошедшего за один час
G
C
2
сечения ограждения соответственно до и после
2
ч), определяемое по формулам:
ee
G
G
C
R
D
R
вс
п
в
ee
D
п
н
; (6.17)
ВС
х
н
D Н
, (6.18)
х
где
е
п
,
R
в
через 1 м
зоны конденсации, кг/(м
толщина слоя ограждения до зоны конденсации, м;
–
В-С
D-H
, ен – то же, что в формулах (6.13) и (6.14);
в
R
н
то же после зоны конденсации, м (см. рис. 6.2, б);
–
то же, что в формуле (6.12), м, (см. рис. 6.2, б);
–
x
п
то же, что в формуле (6.11).
–
В многослойных ограждающих конструкциях, если зона конденсации
находится только в одном слое, проверка осуществляется только для данного слоя.
56
Если зона конденсации захватывает несколько слоев, то проверку на до-
R
пустимую весовую влажность осуществляют для всех слоев, при этом расчетное количество конденсата в х-м слое G
, %, определяют по следующей
x
формуле
b
зк
i
, (6.19)
b
зк
i-м слое, м;
w
w
i
то принятое ограж-
ср,
где
b
зк
b
зк
i
G –
GG
x
ширина всей зоны конденсации по толщине ограждения, м;
–
ширина зоны конденсации в
–
то же, что в формуле (6.16).
дение отвечает требования влажностного режима, в противном случае необходимо предусмотреть меры, предупреждающие накопление влаги в толще
ограждения.
ПРИМЕР 6.2
Проверка на возможность конденсации влаги
в толще ограждения (стены)
Исходные данные
1. Ограждающая конструкция жилого здания, состоящая из трех слоев
керамзитобетона
нополистирола
ной
= 0,08 м.
2
2.
Район строительства – г. Пенза.
Влажностный режим помещения – нормальный.
3.
Зона влажности – сухая.
4.
5.
Условия эксплуатации – А.
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в фор-
6.
=1000 кг/м3 толщиной 1 = 0,120 м; слоя утеплителя из пе-
1
= 40 кг/м3 ;
ут
= 0,05 м; керамзитобетона 2 = 1000 кг/м3 толщи-
ут
мулах:
t
хп(0,92)
t
в
R
= –27 С [2, табл.1];.
= 20 С [2, табл.1];.
0,115 (м
в
ф
1,98 (м
0
2
С)/Вт;
2
С)/Вт (см. пример 3.1);
n = 1 (см. пример 3.1);
= 50 % (см. табл. 3.5) [2, табл.4];.
в
Ен = 41 Па (см. табл. 6.1),
= 86 %;
н
= 0,33 Вт/(м
1
= 0,041 Вт/(м
ут
= 0,33 Вт/(м
2
2
С) [11, табл.3*];.
2
С) [11, табл.3*];.
2
С) [11, табл.3*];.
57
R
R
=8,7 Вт/(м
в
1=
R
R
= 0,14 мг/(мчПа);
2
=0,05 мг/(мчПа);
ут
п
0,0266 (м
в
п
0,0133 (м
н
2
С) (см.табл.3.8);
2
С)/Вт (см. формулу 6.11);
2
С)/Вт (см. формулу 6.11);
z = 200 сут. [2, табл.1];.
w
= 5 %, (см. табл. 6.2).
ср
Порядок расчета
1. Вычерчиваем на миллиметровой бумаге оси координат.
По оси абсцисс откладываем последовательно толщины слоев конструкции ограждения (масштаб: в 1см – 0,1 м), а по оси ординат в едином мас-
E
штабе – максимально возможную упругость водяных паров
е
ствительную упругость водяных паров
, Па, (масштаб: в 1 см – 200 Па)
x
, Па, и дей-
x
(рис. 6.3).
2.
Находим распределение температуры в толще ограждения
ницах каждого слоя и сечения при
t
хп(0,92)
по формуле (6.9) (см. нумерацию
на гра-
x
поверхностей на рис. 6.3):
– на поверхности 1:
1 вп в в н
tttn
в
;
ф
0
– на поверхности 2
0,04
0,115
20 20 27 1 12,4 С
2
1, 9 8
0,33
о
;
– на поверхности 3:
0,04 0,04
0,115
20 20 27 1 9,69 С
3
0,33 0,33
1, 98
о
– на поверхности 4
0,04 0,04 0,025
0,115
20 20 27 1 7,8 С
4
0,33 0,33 0,041
1, 9 8
– на поверхности 5
0,04 0, 04 0, 025 0, 025
0,115
20 20 27 1 19,4 С
5
0,33 0, 33 0,041 0, 041
1, 9 8
;
о
;
о
;
58
– на поверхности 6
0,04 0,025 0, 03
0,115 2 2
20 20 27 1 21, 0 С
6
0,33 0, 041 0,33
1, 98
о
– на поверхности 7
0,04 0,025 0, 03 0,03
0,115 2 2
20 20 27 1 23,6 С;
7
0,33 0,041 0,33 0,33
1, 98
– на поверхности 8
0,04 0,025 0,03 0,03 0,03
0,115 2 2
20 20 27 1
8
0,33 0, 041 0, 33 0,33 0, 33
1, 98
25,9 С;
о
;
о
– на поверхности 9
0,04 0,025 0,03
0,115 2 2 4
20 20 27 1 27,9 С
9
0,33 0,041 0,33
1, 98
Результаты расчета
, оС оформляем графически (рис. 6.3).
x
3. Вычисляем максимальные значения упругости водяных паров на гра-
ницах слоев
при
при
при
при
при
при
при
при
при
Результаты расчета
Еx по известным значениям температуры:
= 17,2 оС Е1 = 1963,0 Па;
1
= 14,2 оС Е2 = 1619,0 Па;
2
= 11,2 оС Е3 = 1331,0 Па;
3
= –3,9 оС Е4 = 808,0 Па;
4
= –19,0 оС Е5 = 113,0 Па;
5
= –21,3 оС Е6 = 91,0 Па;
6
= –23,5 оС Е7 = 73,0 Па;
7
= –25,8 оС Е8 = 57,0 Па;
8
= –28,0 оС Е9 = 45,0 Па.
9
Е
оформляем графически (см. рис. 6.3).
x
о
.
59
Рис. 6.3. Графики изменения
R
, Ех, ех в толще ограждения
х
4. Определяем упругость водяных паров в помещении ев и в наружном
е
воздухе
по формулам (6.13) и (6.14):
н
e Е
вв
в
Па;
100 100
еЕ
нн
н
Па.
100 100
50
2064 1032
86
41 35,2
5. Вычисляем общее сопротивление паропроницанию всей конструкции
ограждения
п
по формуле (6.11):
R
0
пп п
0 вн
RR
0,08 0,05 0,12
0,0266 0,0113 2,47
ут
12
1 ут 2
(м2 оС)/Вт.
0,14 0,05 0,14
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]