Расчет влажностного режима ограждающей конструкции

Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Периоды года

Весна-Осень

(графоаналитический метод Фокина-Власова)

Цель расчета - оценка влажностного состояния ограждающих конструкций здания, которое оказывает большое влияние на теплозащитные свойства и долговечность конструкций.

3.1. Выбор расчетных параметров наружного воздуха

Влажностный режим рассматривается дифференцированно по периодам года. При этом к зимнему периоду относятся месяцы со средней температурой наружного воздуха ниже минус 5ºС, к весенне-осеннему (переходному) периоду относятся месяцы со среднемесячными температурами наружного воздуха в пределах от минус 5ºС до плюс 5ºС, к летнему периоду - со среднемесячными температурами выше плюс 5ºС.

Обработка климатических параметров ведется в форме таблицы 3.

Таблица 3

Определение расчетных параметров наружного воздуха

№ п/п	Период года	Месяцы	t _ext, ºС	e_ext, Па	Кол-во месяцев z	Средние за период
t_{ext n}, ºС	e_{ext n}, Па
	Зимний t <- 5 ºС
…	…	…
	Весенне-осенний - 5 ºС ≤ t ≤ +5 ºС
…	…	…
	Летний t > +5 ºС
…	…	…

Среднемесячные значения температур t _ext и парциальных давлений водяного пара e_ext наружного воздуха для заданного района строительства берутся из таблицы Г.2 Приложения Г.

Устанавливаются средние за период значения температуры t _ext _n и парциального давления водяного пара наружного воздуха e_ext _n для всех периодов года (n – номер периода).

3.2. Определение расчетных параметров внутреннего воздуха

Парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе помещения, e _int рассчитывается по формуле:

(9)

Температура внутреннего воздуха t_int и относительная влажность внутреннего воздуха j_int определены ранее в соответствии с заданием.

Парциальное давление насыщенного водяного пара E принимается при данной температуре внутреннего воздуха t_int по таблице Д.1 Приложения Д.

3.3. Определение значений температур по толщине ограждающей конструкции в зимний, летний и весенне-осенний периоды года

Задача решается графическим методом, как показано на рис. 1. Для этого:

а) по оси абсцисс в выбранном масштабе следует отложить последовательно термические сопротивления всех слоев конструкции, а также внутреннего и наружного пограничных слоев воздуха (табл. 2). На рис. 1 приведен пример с трехслойной стеной. Слой утеплителя, имеющий большое термическое сопротивление, дополнительно разбиваем на несколько равных частей (в данном случае на 4 части). В результате по толщине стены отмечаем 7 сечений;

б) по вертикали на внешних границах воздушных слоев в принятом масштабе откладываем значения температур внутреннего t_int и наружного воздуха: для зимнего (t _ext₁), весенне-осеннего ( t _ext₂)и летнего (t _ext₃)периодов года. Значения t _ext _n берем из табл. 3.

Строим температурные графики для трех периодов года (для некоторых населенных пунктов – для двух). В условиях стационарной теплопередачи графики - прямые линии;

Рис. 1. Графики распределения температур в трехслойной стене по периодам года:

1 – зима; 2 – весна-осень; 3 – лето

в) определяем значения температур в каждом сечении, полученные данные сводим в табл. 4. Принимая эти температуры за точку росы и используя таблицы Д.1 и Д.2 Приложения Д, находим соответствующие давления насыщенного водяного пара Е и заносим их в табл. 4.

Таблица 4

Значения температур и давлений насыщенного водяного пара

по толщине стены

3.4. Определение сопротивлений паропроницанию слоев ограждающей конструкции

Значение сопротивления паропроницанию одного конструктивного слоя R_vp_i определяется по формуле:

R_vp_i = d_i / m_i, (10)

где d_i - толщина i – го слоя ограждающей конструкции, м;

m_i - расчетный коэффициент паропроницаемости материала i – го слоя ограждения, мг/(м·ч·Па) (таблица 1).

Сопротивление паропроницанию измеряется в м²·ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию многослойного ограждения равно сумме сопротивлений паропроницанию отдельных слоев:

R_vp = R_vp₁ + R_vp₂ + … + R_vpn, (11)

где R_vp₁, R_vp₂, R_vpn - сопротивления паропроницанию отдельных слоев.

3.5. Проверка возможности конденсации влаги внутри ограждающей конструкции

Проверка проводится графическим способом. Для этого:

а) по оси абсцисс в выбранном масштабе откладываются последовательно сопротивления паропроницанию всех слоев конструкции R_vp_i (пример с трехслойной стеной показан на рис. 2, 3). С рисунка 1 переносятся отмеченные ранее сечения с сохранением их нумерации;

б) по оси ординат (внутренняя поверхность ограждения) в выбранном масштабе откладывается значение e_int, а на наружной поверхности откладывается среднее значение парциального давления водяного пара за зимний период e_ext₁ (рис. 2) (При отсутствии «зимнего» периода строится график для переходного периода, т.е. наиболее холодного). Прямая линия, соединяющая e_int и e_ext₁,- график изменения парциального давления водяного пара в ограждающей конструкции без учета возможной конденсации;

в) по данным табл. 4 для зимнего периода строится график изменения давления насыщенного водяного пара Е (на рис. 2 – пунктирная линия);

г) проводится анализ взаимного расположения графиков Е и e_int - e_ext (тонкая сплошная линия). Если графики не пересекаются, то конденсация водяного пара в ограждении отсутствует; в случае пересечения или касания графиков в конструкции возможна конденсация влаги;

д) аналогичные построения выполняются отдельно для летнего (рис. 3) и весенне-осеннего периодов года. Для построения графика изменения парциального давления водяного пара в конструкции используются средние значения за летний период e_ext3 и весенне-осенний период e_ext2, взятые из табл. 3;

е) в случае конденсации влаги (например, зимой) определяется плоскость или зона конденсации (заштрихована на рисунке 2).

Для этого из концов прямой e_int - e_ext1 проводятся касательные к графику Е. Область между точками касания Е_к' и Е_к" - зона конденсации. При совпадении точек касания получается плоскость конденсации.

Затем проводится итоговый график изменения парциального давления с учетом конденсации водяного пара (интенсивная линия, рис. 2);

Рис. 2. График изменения парциального давления водяного пара в трехслойной стене в случае конденсации влаги

Рис. 3. График изменения парциального давления водяного пара в трехслойной стене

при испарении влаги

ж) зона (плоскость) конденсации влаги, образовавшаяся в период влагонакопления,переносится на график, соответствующий летнему периоду - без конденсации влаги в ограждении. Проводится итоговый график изменения парциального давления, как это показано на рис. 3 (интенсивная линия). Аналогичные построения выполняются для весенне-осеннего периода (при наличии или отсутствии конденсации влаги);

з) на рисунках стрелками указывают направление движения влаги Р_i и Р _e (к зоне или от зоны конденсации - в сторону уменьшения парциального давления водяного пара).

Если конденсация влаги отсутствует в течение года, влажностный режим ограждающей конструкции считается удовлетворительным, и далее расчет не проводится.

3.6. Расчет количества влаги, подходящей к зоне конденсации или отходящей от нее за зимний, летний и весенне-осенний периоды года

Для каждого периода года определяется количество влаги, подходящей (уходящей) на участке, предшествующем зоне конденсации, Р_i, а также – уходящей из зоны конденсации, Р_e, по формулам:

, (12)

,(13)

где Rⁱ_vp - сопротивление паропроницанию ограждения от внутренней поверхности до начала зоны конденсации (рис. 2);

R^е_vp - сопротивление паропроницанию от конца зоны конденсации до наружной поверхности конструкции (рис. 2);

z – продолжительность периода в месяцах (табл. 3);

множитель 722 – среднее количество часов в месяце;

значения Е_к' и Е_к'' определяются по графикам (см. рис. 2, 3).

В случае плоскости конденсации Е_к' = Е_к'' = Е_к.

Количество влаги Р _i и Р_e определяется для каждого периода года.

Примечание

1. Р_i и Р_e рассчитываются по абсолютной величине.

2. Единицы измерения Р_i и Р _e – мг/м²; значения будут получаться достаточно большие. Поэтому целесообразно привести их к виду: х,хх ∙ 10⁶ (например: 2,17 ∙ 10⁶ или 0,74 ∙ 10⁶).

Результаты расчетов сводятся в табл. 5. При этом Р_i и Р _e принимаются со знаком «плюс», если соответствующее количество влаги перемещается к зоне (плоскости) конденсации, и со знаком «минус», если количество влаги перемещается от зоны (плоскости) конденсации.

Таблица 5

Значения количества влаги, подходящей к зоне конденсации или отходящей от нее, по периодам года

Период года	Р_i	Р_e
Зима
Лето
Весна-Осень

3.7. Проверка влажностного режима из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации

Определяется годовой баланс влаги:

.(14)

Получение результата Р ≤ 0 свидетельствует о том, что в течение года влаги может испариться больше, чем накопилось. Следовательно, конструкция удовлетворяет строительным нормам.

При Р > 0 количество накопившейся влаги превышает количество испарившейся, что недопустимо.

3.8. Проверка влажностного режима ограждающей конструкции из условия непревышения допустимой массовой влажности материала

Относительная массовая влажность увлажняемого материала к концу периода влагонакопления не превышает допустимое значение (соответствующее полному сорбционному увлажнению материала), если выполняется условие:

∆ Р ≥ Р_к. (15)

Здесь Р_к – количество конденсата, накопившегося в ограждении к концу периода влагонакопления:

Р_к = ∑ Р_i + ∑ Р_e, (16)

где значения Р_i и Р_e берутся только для тех периодов года, когда происходит конденсация влаги (из табл. 5);

∆ Р – допустимое количество влаги, которое может поглотить 1м² слоя утеплителя, мг/м²:

∆Р = 10⁴ · ∆w · r _т · d _т, (17)

где Dw - предельно допустимое приращение массовой влажности материала увлажняемого слоя утеплителя, %, за период влагонакопления, принимаемое по таблице Д.3 Приложения Д;

r _т - плотность теплоизоляционного слоя, кг/м³;

d _т - толщина теплоизоляционного слоя, м.

3.9. Определение сопротивления паропроницанию дополнительного слоя пароизоляции

В случае получения в п. 3.7 результата Р > 0 и/или в п. 3.8 результата Р_к > ΔР в ограждающей конструкции требуется предусмотреть дополнительный слой пароизоляции.

Сопротивление паропроницанию слоя пароизоляции определяется по формуле:

Δ R_vp = R ⁱ_vp (m - 1), (18)

где m – коэффициент, показывающий во сколько раз надо увеличить сопротивление на пути движения влаги к зоне (плоскости) конденсации R ⁱ_vp.

Коэффициент m рассчитывается следующим образом:

а) при получении в п. 3.7 результата Р > 0 коэффициент m выбирают таким образом, чтобы выполнилось условие Р = 0.

С учетом этого формула (14) примет вид:

Следовательно,

.(19)

Здесь суммирование проводится по всем периодам года.

б) при получении в п. 3.8 результата Р_к > ΔР коэффициент m должен быть таким, чтобы выполнялось условие Р_к =Δ Р. Тогда выражение (16) примет вид:

1/ m ∑ Р_i + ∑ Р_e = Δ Р.

Следовательно,

. (20)

В данном случае суммирование проводится по тем периодам, когда происходит конденсация влаги в конструкции.

При нарушении обоих условий, проверяемых в п.3.7 и п.3.8, сопротивление пароизоляции Δ R_vp определяется дважды. Из двух величин Δ R _vp принимается большая.

В качестве пароизоляции употребляются тонкие листовые и рулонные материалы, обладающие малой паропроницаемостью. Дополнительная пароизоляция выбирается по таблице Д.4 приложения Д.

Следует изобразить эскиз запроектированной ограждающей конструкции с устройством слоя пароизоляции.

Приложения

Приложение А

Таблица А.1

Расчетные значения температуры и относительной влажности внутреннего воздуха помещений

Здания и помещения	Температура внутреннего воздуха t_int, °С	Относительная влажность внутреннего воздуха φ_int, %
1. Жилые здания, школы и др. общественные здания, кроме перечисл. в п.2 и 3
2. Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты
3. Дошкольные учреждения
4. Производственные здания с нормальным режимом

Таблица А.2

Влажностный режим помещений

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре, ˚С
до 12	12 - 24	свыше 24
Сухой	до 60	до 50	до 40
Нормальный	60 - 75	50 - 60	40 – 50
Влажный	свыше 75	60 - 75	50 – 60
Мокрый	-	свыше 75	свыше 60

Приложение Б

Карта зон влажности

Приложение В

Таблица В.1

Условия эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностный режим помещений зданий	Условия эксплуатации в зоне влажности
сухой	нормальной	влажной
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

Таблица В.2

Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов

№ п.п.	Материал	Плотность, кг/м³	Расчетные коэффициенты
теплопроводности, Вт/(мºС)	паропрониц., мг/(м·ч Па)
А	Б	А, Б
Теплоизоляционные материалы
	Пенополистирол		0,052	0,06	0,05
	То же		0,041	0,052	0,05
	Пенополистирол Стиропор		0,036	0,040	0,03
	Пенопласт		0,06	0,064	0,23
	То же	100 и менее	0,05	0,052	0,23
	Пенополиуретан		0,05	0,05	0,05
	То же		0,04	0,04	0,05
	Перлитопластбетон		0,052	0,06	0,008
	То же		0,041	0,05	0,008
	Маты минераловатные		0,061	0,067	0,49
	Плиты минераловатные		0,076	0,08	0,49
	То же		0,068	0,073	0,49
	То же		0,06	0,065	0,56
	То же		0,056	0,063	0,60
	Плиты из стекловолокна «URSA»		0,046	0,05	0,50
	То же		0,04	0,045	0,51
	То же		0,042	0,046	0,52
	Плиты фибролитовые		0,13	0,16	0,26
	Плиты камышитовые		0,07	0,09	0,49
	Пеностекло		0,12	0,14	0,02
	Гравий керамзитовый		0,17	0,19	0,23
	То же		0,12	0,13	0,25
Строительные растворы
	Цементно-шлаковый		0,52	0,64	0,11
	Цементно-перлитовый		0,26	0,30	0,15
	То же		0,21	0,26	0,16
	Поризованный гипсоперлитовый		0,15	0,19	0,43
	Цементно-песчаный		0,76	0,93	0,09
	Известково-песчаный		0,7	0,81	0,12
Сухая штукатурка
	Листы гипсовые обшивочные		0,34	0,36	0,075
	То же		0,19	0,21	0,075
Конструкционно-теплоизоляционные материалы
	Туфобетон		0,87	0,99	0,09
	То же		0,52	0,58	0,11
	Пемзобетон		0,62	0,68	0,075
	То же		0,40	0,43	0,098
	Керамзитобетон на керамзитовом песке		0,80	0,92	0,09
	То же		0,56	0,65	0,098
	То же		0,44	0,52	0,11
	То же		0,24	0,31	0,19
	То же		0,17	0,23	0,30
	Керамзитобетон на перлитовом песке		0,35	0,41	0,15
	Перлитобетон		0,44	0,50	0,15
	То же		0,27	0,33	0,26
	Шлакопемзобетон		0,44	0,52	0,098
	То же		0,31	0,37	0,11
	Газо- и пенобетон		0,41	0,47	0,11
	То же		0,33	0,37	0,14
	То же		0,22	0,26	0,17
	То же		0,14	0,15	0,23
	То же		0,11	0,13	0,26
Кирпичная кладка из кирпича
	Глиняного обыкн. на цементно-песчаном р-ре		0,7	0,81	0,11
	Глиняного обыкн. на цементно-перлитовом растворе		0,58	0,70	0,15
	Силикатного на цементно-песчаном растворе		0,76	0,87	0,11
	Керамического пустотного на цементно песчаном р-ре		0,58	0,64	0,14
	То же		0,52	0,58	0,16
	То же		0,47	0,52	0,17
Конструкционные материалы
	Железобетон		1,92	2,04	0,03
	Бетон на гравии или щебне из природного камня		1,74	1,86	0,03
Облицовка природным камнем
	Мрамор		2,91	2,91	0,008
	Известняк		0,93	1,05	0,075
	То же		0,56	0,58	0,11
	Туф		0,43	0,52	0,098
Материалы гидроизоляционные
	Рубероид на мастике		0,22	0,22	0,0025

Таблица В.3

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для холодного периода

Наружная поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи α_ext, Вт/(м²· ºС)
Наружных стен, покрытий
Стен с вентилируемыми воздушными прослойками – для поверхности стены, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки	10,8

Таблица В.4

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи α_int, Вт/(м²· ºС)
Стен, полов, гладких потолков	8,7
Окон	8,0
Зенитных фонарей	9,9

Таблица В.5

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения,коэффициенты a и b	Градусо-сутки отопит. периода D, ºС·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче R_req, м²·ºС/Вт, ограждающих конструкций
Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачн., над неотапливаемыми подвалами	Окон, балконных дверей, витрин и витражей

1. Жилые, лечеб.-профил. и детские учреждения, школы, гостиницы и общежития a b		2,1 2,8 3,5	3,2 4,2 5,2	2,8 3,7 4,6	0,3 0,45 0,6
- -	0,00035 1,4	0,0005 2,2	0,00045 1,9	0,000075 0,15
2. Общественные, кроме п.1, административн., производ. здания с влажным или мокрым режимом a b		1,8 2,4 3,0	2,4 3,2 4,0	2,0 2,7 3,4	0,3 0,4 0,5
- -	0,0003 1,2	0,0004 1,6	0,00035 1,3	0,00005 0,2
3. Производств. с сухим и нормальным режимом a b		1,4 1,8 2,2	2,0 2,5 3,0	1,4 1,8 2,2	0,25 0,3 0,35
- -	0,0002 1,0	0,00025 1,5	0,0002 1,0	0,000025 0,2

Таблица В.6

Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей

№ п.п.	Заполнение светового проема	Светопрозрачные конструкции
в деревянных или ПХВ переплетах	в алюминиевых переплетах
R^r₀, м²·°С/Вт	R^r₀, м²·°С/Вт
	Двойное остекление из обычного стекла в спаренных переплетах	0,40	—
	Двойное остекление с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах	0,55	—
	Двойное остекление из обычного стекла в раздельных переплетах	0,44	0,34
	Двойное остекление с твердым селективным покрытием в раздельных переплетах	0,57	0,45
	Двойное из органического стекла для зенитных фонарей	0,36	—
	Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах	0,55	0,46
	Тройное остекление с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренных переплетах	0,60	0,50
	Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла:
	обычного	0,35	0,34
	с твердым селективным покрытием	0,51	0,43
	с мягким селективным покрытием	0,56	0,47
	Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла:
	обычного	0,50	0,43
	с твердым селективным покрытием	0,58	0,48
	с мягким селективным покрытием	0,68	0,52
	с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0,65	0,53
	Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла:
	обычного	0,56	0,50
	с твердым селективным покрытием	0,65	0,56
	с мягким селективным покрытием	0,72	0,60
	с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0,69	0,60
	Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла:
	обычного	0,65	—
	с твердым селективным покрытием	0,72	—
	с мягким селективным покрытием	0,80	—
	с твердым селективным покрытием и заполн. аргоном	0,82	—
	Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах	0,70	—
	Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах	0,75	—

Приложение Г

Таблица Г.1

Город	Зона влаж- ности	Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, ºС, обеспе- ченностью 0,92	Продолжительность, сут, и средняя температура, ºС, периода со среднесуточной температурой воздуха
≤ 0 ºС	≤ 8 ºС	≤ 10 ºС
Прод- ть	Темп- ра	Прод- ть	Темп- ра	Прод- ть	Темп- ра
Ростов-на-Дону	Сух.	-19		-2,8		-0,1	0,7
Волгоград	Сух.	-22		-5,1		-2,3	-1,5
Краснодар	Сух.	-14		-0,2		2,5	3,3
Сочи	Влаж.	-2		-		6,6	7,2
Воронеж	Сух.	-24		-5,5		-2,5	-1,6
Ставрополь	Норм.	-18		-2,2		0,5	1,3
Нижний Новгород	Норм.	-31		-7,5		-4,1	-3,2
Астрахань	Сух.	-21		-3,5		-0,8	0,1
Москва	Норм.	-25		-5,5		-2,2	-1,3

Таблица Г.2

Средние месячные и годовые температуры воздуха, ºС,

и парциальные давления водяного пара, Па

Город	Температура, ºС / Парциальное давление водяного пара, Па
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Ростов-на-Дону	-3,8	-2,9	2,2	10,8	16,8	20,8	23,2	22,3	16,6	9,6	3,3	-1,5	9,8
Волгоград	-6,9	-6,5	-0,3	10,0	16,8	21,4	23,9	22,7	16,3	8,3	1,1	-4,4	8,5
Краснодар	-0,2	1,0	5,4	12,2	17,3	21,0	23,8	23,2	18,1	11,9	6,3	2,0	11,8
Сочи	6,0	6,2	8,3	12,2	16,1	20,0	23,0	23,3	19,8	15,6	11,3	7,9	14,1
Воронеж	-7,5	-7,2	-1,4	8,2	14,9	18,4	20,1	18,9	13,1	6,5	-0,1	-5,2	6,6
Ставрополь	-2,9	-2,4	2,2	9,8	15,0	19,0	22,1	21,4	16,2	9,8	3,7	-0,7	9,4
Нижний Новгород	-11,8	-11,1	-5,0	4,2	12,0	16,4	18,4	16,9	11,0	3,6	-2,8	-8,9	3,6
Астрахань	-4,8	-4,3	2,0	11,3	18,0	22,9	25,4	23,8	17,6	10,0	3,4	-2,0	10,3
Москва	-7,8	-7,1	-1,3	6,4	13,0	16,9	18,7	16,8	11,1	5,2	-1,1	-5,6	5,4

Приложение Д

Таблица Д.1

Значения парциального давления насыщенного водяного пара Е, Па, для температуры t от 0 до +30 °С (над водой)

t, °С	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9

⇐ Предыдущая 12

Воспользуйтесь поиском по сайту: