книги / Физико-техническое проектирование ограждающих конструкций зданий
..pdfЧасть ограждения от плоскости конденсации до наружной поверхности ограждающей конструкции называется областью испарения. В области испарения материал конструкции находит ся во влажном состоянии. Через эту область накапливающаяся в плоскости конденсации вода диффузирует наружу и там испа ряется, что происходит в период примерно с середины июня до середины сентября.
В летний период времени испарение влаги происходит от плоскости конденсации как в направлении наружу, так и в на правлении помещения. Причем испарение внутрь всегда больше, чем испарение наружу. Это объясняется тем, что материал огра ждения в области конденсации менее насыщен влагой, чем в об ласти испарения, поэтому обладает меньшим сопротивлением диффузии.
В зимний период времени продвижение водяного пара через ограждение еще более замедляется, не только в результате со противления паропроницанию материала ограждения, но и за счет того, что наружные слои ограждения находятся во влажном состоянии, и за счет адгезии между молекулами воды и молеку лами строительного материала, которые оказывают дополни тельное сопротивление транспортировке влаги наружу. В связи с этим только очень небольшая часть влаги в зимний период времени выводится наружу.
Вто же время из воздуха помещения в ограждающую кон струкцию снова и снова поступает поток влаги, которая накап ливается внутри ограждения. Этот процесс называется периодом влагонакопления и длится примерно с середины ноября до сере дины января.
Втех случаях, когда в ограждении происходит конденсация влаги, необходимо учитывать, будет ли влага накапливаться сис тематически (из года в год) или она будет испаряться в течение весеннего и летнего периодов. С этой целью проводится расчет по определению количества влаги, которое будет конденсиро
ваться в ограждении за период конденсации, р ' и количества
водяного пара, уходящего из зоны конденсации, р". Затем уста
навливается баланс влаги в ограждении путем сравнения испа ряющейся и конденсирующейся влаги за соответствующие пе
81
риоды года. Если количество испаряющейся влаги будет выше, чем конденсирующейся, то накопления конденсата в ограждении не будет. В противном случае ограждающая конструкция являет ся неудовлетворительной в отношении влажного состояния и ее следует заменить на другую и провести новый расчет.
В качестве мероприятий по исключению конденсата внутри ограждающих конструкций можно использовать:
1: Изменение последовательности расположения слоев кон струкции или увеличение их толщины. Более плотные слои ог раждения целесообразно размещать с внутренней стороны огра ждающей конструкции.
2.Устройство вентилируемой воздушной прослойки с на ружной стороны ) тепляющего слоя.
3.Устройство ироизоляционного слоя, тормозящего диф фузию водяного пара с внутренней стороны ограждения.
1.15.3. П аропроницаемость и защ ита от переувлажнения ограждаю щ их конструкций
Отсутствие конденсата на внутренней поверхности ограж дений не предотвращает увлажнения материала ограждения вви ду возможности конденсации водяных паров в его толще.
В зимнее время, вследствие более высокой упругости водя ного пара внутри помещения, нежели снаружи, водяной пар про никает через ограждения наружу и тем самым способствует ув лажнению материалов ограждения. Этот процесс носит название диффузии пара через ограждение.
При диффузии водяного пара через слой материала ограж дения, последний оказывает потоку пара сопротивление, назы ваемое сопротивлением паропроницанию Я^р, м2 ч-Па/мг, кото
рое показывает количество водяного пара в миллиграммах, про никающего в течение 1 ч через 1 м2 плоской однородной стенки толщиной 1 м при разности упругости пара с внутренней и на ружной сторон ограждения в 1 Па.
Количество водяного пара Р, г, которое диффундирует в стационарных условиях через плоское однородное огражде ние, по аналогии с законом теплопередачи может выражено формулой
82
Р = (еЫ - eex,)F z^> |
(1.57) |
где еш , е^, - действительная упругость водяного пара около
внутренней и наружной поверхностей ограждения, Па; F - площадь ограждения, м2;
z - время, ч.
Сопротивление паропроницанию отдельного слоя ограж
дающей конструкции R^p, м2 ч-Па/мг, определяется по формуле
К Р = ~ , |
(1-58) |
Ц |
|
где б - толщина слоя материала ограждения, м; |
|
j i - коэффициент паропроницаемости, мг/(мч-Па), |
прини |
маемый по приложению Д СП 23-101-04.
Общее сопротивление паропроницанию многослойной ог
раждающей конструкции рассчитывается по формуле |
|
||
|
К vp = Psi.vp + Кр\ + К р2+ " ' + К р п + Pse.vp> |
(1-59) |
|
где RvpU |
Ryp2> Крп ~ сопротивления паропроницанию отдель |
||
ных слоев ограждающей конструкции, м2-ч-Па/мг; |
|
||
Rsi vp |
- сопротивление влагообмену у внутренней поверх |
||
ности ограждения, вычисляемое по формуле |
|
||
|
р |
—1 tyint |
(1.60) |
|
siyP |
1001 |
|
|
|
||
где ф/л< - относительная влажность внутреннего воздуха, %; |
|||
Rsevp |
- сопротивление влагообмену у наружной поверхно |
сти ограждения, м2-ч-Па/мг. В практических расчетах сопротив ление Rsevp обычно не учитывается, так как его численное зна
чение на несколько порядков меньше по сравнению с общим со противлением паропроницанию ограждающей конструкции.
Значения сопротивления паропроницанию листовых мате риалов приведены в табл. 1.20.
83
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.20 |
|
|
Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких слоев пароизоляции |
|||||||
|
|
Тол |
Сопротивле |
|
|
Тол |
Сопротивле- |
|
№ |
Материал |
щина |
ние паропро |
№ |
Материал |
щинаt ние паропро |
||
п/п |
слоя, |
ницанию Ryp, |
п/п |
слоя, |
ницанию Л„р, |
|||
|
|
|||||||
|
|
мм |
м2-ч-Па/мг |
|
|
мм |
м2-ч-Па/мг |
|
1 |
Картон обыкновенный |
1,3 |
0,016 |
9 |
Окраска эмалевой краской |
|
0,48 |
|
2 |
Листы асбоцементные |
6 |
0,3 |
10 Покрытие изольной мас |
2 |
0,60 |
||
3 |
Листы гипсовые обши |
10 |
0,12 |
|
тикой за один раз |
|
|
|
|
вочные (сухая штука |
|
|
11 |
Покрытие битумно-кукер- |
1 |
0,64 |
|
|
турка) |
|
|
|
сольной мастикой за один |
|
|
|
4 |
Листы древесно-волок |
10 |
0,11 |
|
раз |
|
|
|
|
нистые жесткие |
|
|
12 Покрытие битумно-кукер- |
2 |
1,1 |
||
5 |
Листы древесно-волок |
12,5 |
0,05 |
|
сольной мастикой за два |
|
|
|
|
нистые мягкие |
|
|
|
раза |
|
|
|
6 |
Окраска горячим биту |
2 |
о,з |
13 |
Пергамин кровельный |
0,4 |
0,33 |
|
7 |
мом за один раз |
|
|
14 Полиэтиленовая пленка |
0,16 |
7,3 |
||
Окраска горячим биту |
4 |
0,48 |
15 |
Рубероид |
1,5 |
U |
||
|
мом за два раза |
|
|
16 |
Толь кровельный |
1,9 |
0,4 |
|
8 |
Окраска масляная за два |
|
0,64 |
17 |
Фанера клееная трехслой |
3 |
0,15 |
|
|
эаза с предварительной |
|
|
|
ная |
|
|
]шпатлевкой и грунтовкой
В процессе диффузии через ограждающую конструкцию парциальное давление водяного пара снижается от ет1 до еш заснет сопротивления паропроницанию отдельных слоев ог раждения.
Принимая во внимание аналогию процессов паропроницания и теплопроводности, можно вычислить парциальное давле ние в любом сечении ограждающей конструкции ем :
(1-61)
где ех - парциальное давление водяного пара в произвольном
сечении ограждения, Па;
Rovp - общее сопротивление паропроницанию ограждаю
щей конструкции, м2 ч-Па/мг;
Rsi.vp ~ сопротивление влагообмену у внутренней поверхно
сти ограждения, м2-ч-Па/мг;
Yjx-iKp ~ сумма сопротивлений паропроницанию слоев
конструкции, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и рассматриваемым сечением, м2-ч-Па/мг.
При диффузии водяного пара происходит увлажнение сло ев ограждающей конструкции и для их защиты от переувлажне ния необходимо проводить проверочный расчет, который сво
дится к определению сопротивления паропроницанию ,
м2-ч-Па/мг, части ограждающей конструкции в пределах от внут ренней поверхности до плоскости возможной конденсации и сравнения его с нормируемым сопротивлением паропроница нию R^p , м2-ч-Па/мг. При этом необходимо добиваться, чтобы
сопротивление паропроницанию R^p , м2-ч-Па/мг, ограждающей
конструкции должно быть не менее наибольшего из следующих нормируемых сопротивлений паропроницанию:
-нормируемого |
сопротивления паропроницанию |
R™(, |
м2 ч-Па/мг (из условия |
недопустимости накопления влаги |
в ог |
85
раждающей конструкции за годовой период), определяемого по формуле
{ет,~ Е ) К Р . |
|
( E - e J |
(1-62) |
’ |
|
-нормируемого сопротивления |
паропроницанию Кр2> |
м2-ч-Па/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конст рукции за период с отрицательными средними месячными тем пературами наружного воздуха), определяемого по формуле
nreq _ O,OO24z0(e^f Eq)
(1.63)
р2 ( р А Д и ^ + л )
где еш - парциальное давление водяного пара внутреннего воз духа, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле
Ут,Ещ |
(1.64) |
|
100% ’ |
||
|
где Ет, - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре tlnl, °С, принимаемое по приложению С СП 23-101-04;
срт( - относительная влажность внутреннего воздуха, %.
Парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости
возможной конденсации за годовой период эксплуатации опре деляется по формуле
Е = |
Elzl + E2z2 + E3z3 |
(1.65) |
|
|
12 |
где Ех, Е2, Еъ - парциальное давление водяного пара, Па, при нимаемое по температуре в плоскости возможной конденса ции тс, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;
86
z,, z2, z3 - продолжительность (мес.) зимнего, весенне осеннего и летнего периода года, определяемая по табл. 3 СНиП 23-01-99 с учетом следующих условий:
а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними темпе ратурами наружного воздуха ниже -5 °С;
б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со сред ними температурами наружного воздуха от -5 до +5 °С;
в) к летнему периоду относятся месяцы со средними темпе ратурами воздуха выше +5 °С;
R^p - сопротивление паропроницанию, м2 ч-Па/мг, части
ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью воз можной конденсации;
еех, - среднее парциальное давление водяного пара наруж ного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 7 СНиП 23-01-99;
z0 - продолжительность (сут) периода влагонакопления,
принимаемая |
равной периоду |
с отрицательными |
средни |
ми месячными |
температурами |
наружного воздуха по |
табл. 3 |
СНиП 23-01-99; |
|
|
Е0 - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости
возможной конденсации, определяемое по средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;
p w - плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3, в су хом состоянии;
5Wтолщина увлажняемого слоя ограждающей конструк ции, м;
Awav - предельно допустимое приращение расчетного мас сового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z0, принимаемое по табл. 1.21.
Коэффициент г) определяется по формуле
(1.66)
87
где е“ ' - среднее парциальное давление водяного пара наружно го воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесяч ными температурами, определяемое по табл. 7 СНиП 23-01-99.
Таблица 1.21 Предельно допустимые значения коэффициента Awov
|
|
|
|
|
Предельно допустимое |
№ |
Материал |
|
приращение расчетного |
||
п/п |
ограждающей конструкции |
массового отношения |
|||
|
|
|
|
влаги в материале Aw^,, % |
|
1 |
Кладка из глиняного кирпича и |
1,5 |
|||
|
керамических блоков |
|
|
||
2 Кладка из силикатного кирпича |
2,0 |
||||
3 |
Легкие бетоны на пористых за |
5 |
|||
|
полнителях |
(керамзитобетон, |
|
||
|
шунгизитобетон, |
перлитобетон, |
|
||
|
шлакопемзобетон) |
|
|
|
|
4 |
Ячеистые |
бетоны |
(газобетон, |
6 |
|
|
пенобетон, газосиликат и др.) |
|
|||
5 |
Пеногазостекло |
|
|
1,5 |
|
6 |
Фибролит и арболит цементные |
7,5 |
|||
7 |
Минераловатные плиты и маты |
3 |
|||
8 |
Пенополистирол |
и |
пенополиу |
25 |
|
|
ретан |
|
|
|
|
9 |
Фенольно-резольный пенопласт |
30 |
|||
10 Теплоизоляционные засыпки из; |
3 |
||||
|
керамзита, шунгизита, шлака |
|
|||
11 |
Тяжелый |
бетон, |
цементно-пес |
2 |
чаный раствор
Парциальные давления насыщенного пара Е, Е0, Е], Ег
иЕг, Па, должны приниматься в соответствии с температурой
вплоскости возможной конденсации тс, °С, определяемой по формуле
88
(1.67)
где tj —средняя температура наружного воздуха соответственно
зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;
Rc - термическое сопротивление слоя ограждающей конст
рукции от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, м2*°С/Вт;
R0 - общее сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции, м2*°С/Вт. |
|
Независимо от результатов расчета по формулам |
(1.66) |
и (1.67) нормируемые сопротивления паропроницанию |
R™[ |
и Rrvep\ должны приниматься не более 5 м2-ч-Па/мг. |
|
При определении парциального давления Е3 для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, парциальное давление во дяного пара внутреннего воздуха eint - не ниже среднего парци ального давления водяного пара наружного воздуха за этот же период.
Для чердачного перекрытия или части конструкции венти лируемого совмещенного покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м, нормируемое со противление паропроницанию определяется по формуле
(1.68)
где еш , - то же, что и в формулах (1.62) и (1.66).
Не требуется определять паропроницаемость в таких конст рукциях, как однородные однослойные наружные стены поме щений с сухим и нормальным режимами, а также двухслойные конструкции стен с сухим и нормальным режимами, если внут
89
ренний слой имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м2ч-Па/мг.
При расчете ограждающих конструкций от переувлажнения слои конструкции, расположенные между воздушной прослой кой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхно стью ограждающей конструкции, в расчете не учитываются.
Сопротивления паропроницанию невентилируемых воз душных прослоек в ограждающих конструкциях следует прини мать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.
Для защиты от увлажнения теплоизоляционного слоя (утеп лителя) в покрытиях зданий следует предусматривать пароизоляцию ниже теплоизоляционного слоя, которую следует учи тывать при определении сопротивления паропроницанию по крытия.
В климатических районах с расчетной температурой наруж ного воздуха -31 “С и ниже необходимо предусматривать венти лируемые совмещенные покрытия, в которых между утеплите лем и кровлей следует устраивать вентилируемую воздушную прослойку, что обеспечивает удаление диффузионной влажности из утепляющего слоя.
1.16. Воздухопроницаемость ограждающ их конструкций
Под воздействием ветра и теплового напора, возникающего от разности температур внутреннего и наружного воздуха, воз можно перемещение воздуха через ограждающую конструкцию в сторону с меньшим давлением. Это явление называется сквоз ной фильтрацией, а свойство материалов и ограждений пропус кать через себя воздух называют воздухопроницаемостью.
Если воздушный поток направлен из наружного простран ства в помещение, то такая сквозная фильтрация называется ин фильтрацией, а эксфильтрацией, когда воздушный поток направ лен из помещения наружу.
Перенос фильтрационного потока воздуха возникает в слу чаях, когда разность давлений на наружной и внутренней по верхностях ограждения превышает сопротивление прохождению воздушного потока.
90