Пример 4 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 = 100 кг/м³) толщиной  = 0,08 м, общая толщина панели _п = 0,30 м

2. Здание – жилое.

3. Пункт строительства – Великий Новгород

Порядок расчета

Находим средние температуры и упругости водяного пара

наружного воздуха по месяцам для Великого Новгорода [2]

Номера месяцев	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
text, оС	-8,6	-8,4	-4,5	3,3	10,4	15	17,3	15,2	10,1	4,2	-1,1	-5,9
еext, Па	310	310	390	610	880	1250	1510	1440	1080	750	550	400

Расчетная температура внутреннего воздуха t_int = 20^оС , относительная влажность  _int= 55% [1].

Следовательно, влажностный режим помещения – нормальный, табл.3.

Рис. 7. Разрез ограждающей конструкции

₁ = 0,12 м; ₂ = 0,08 м; ₃ = 0,10 м;

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

При нормальном влажностном режиме помещения в нормальной зоне по влажности – условия эксплуатации "Б", прил. 3.

t_int = 20 ^оС

n = 1 табл. 5

t_n = 4 ^оС табл. 4

_int = 8,7табл. 6

_ext = 23 табл. 7

S₁ = S = 16,95 прил. 45

S₂ = 0,73

₁ = ₃ = 2,04

₂ = 0,07

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

R₁ = ₁ / ₁ = 0,12 / 2,04 = 0,059 = 0,06

R₁ = ₂ / ₂ = 0,08 / 0,07 = 1,143 = 1,14

R₃ = ₃ / ₃ = 0,049 = 0,05

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

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 (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации), см. п. 3.1.

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 23, необходимо сначала найти следующие данные:

а) находим парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха е_int при расчетных t_int = 20^оС и _int = 55% по формуле (25),

где Е_int = 2338 Па (по приложению 7 для t_в = 20^оС);

е_int = 2338 · 55 / 100 = 1169 Па

Учитывая прим. 2 на стр. 25 принимаем е_int = 1232 Па

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

е_ext = 310 + 310 + 390 + 610 + 880 + 1250 + 1510 + 1440 + 1080 + 750 + 550 + 400) / 12 = 790 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. 10).

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

(28)

Для нашего примера

По прил. 7 находим значения парциальных давлений насыщенного водяного пара Е₁, Е₂, Е₃ и Е₀ в соответствии с рассчитанными температурами в плоскости возможной конденсации:

Е₁ (зимн.) = 378 Па

Е₂ (весен.-осен.) = 701 Па

Е₃ (летн.) = 1598 Па

Е_о (влагонак.) = 441 Па

Таблица 10

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	3	-7,63	-5,7	378
Весенне-осенний, z2	3,4,10,11	4	0,48	1,9	701
Летний, z3	5,6,7,8,9	5	13,6	14,1	1598
Влагонакопления, zо	1,2,3,11, 12	5	-5,7	-3,9	441

д) По формуле 26 рассчитаем среднее значение максимального парциального давления водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, используя данные табл. 10.

Е = Па

е) Определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации, подставляя полученные данные в формулу 23.

;

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

R_р = 4,14 >=4,6

Первое условие 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 = 143 сут.

б) Определяем среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха () периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами (см. табл. 10) в соответствии с исходными данными:

= Па,

где - среднемесячные парциальные давления водяного пара тех месяцев, у которых среднемесячная температура наружного воздуха ниже или равна 0^оС, см. табл. 10.

в) Вычисляем значение η по формуле 26:

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. 9)

д) Рассчитаем по формуле (24), подставляя все полученные значения:

;

Учитывая п. 3.4 принимаем ;

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

R_р (4,14) < (5)

Значит, 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

=

5 – 4,14 = 0,86 ,

или же другое конструктивное решение ограждающей конструкции.

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