916

Ginf – количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции,

кг/ч;

ninf – число часов учета инфильтрации в течение недели, ч, ninf = 168 для зданий с сбалансированной приточно-вытяжной вентиляцией и ninf =168 - nV для зданий, в помещениях которых поддерживается подпор воздуха во время действия приточной механической вентиляции;

k , aht , v ,Vh – то же, что и в формуле (2.50);

Для жилых зданий количество инфильтрующегося воздуха Ginf, поступающего в лестничные клетки в течение суток отопительного периода и через неплотности заполнений

проемов, определяется по формуле

наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей,

определяют по формуле (13) СНиП 23-02-03 для окон и балконных дверей с заменой в ней величины 0,55 на 0,28 и с вычислением удельного веса по формуле (14) СНиП 23-02-03 при соответствующей температуре воздуха, Па.

Для общественных зданий количество инфильтрующего воздуха, поступающего через неплотности светопрозрачных конструкций и дверей допускается принимать в нерабочее время

Ginf = 0,5 v Vh ;

В случае, когда расчетное значение qhdes значительно меньше нормируемого qhreq , то производят корректировку следующих параметров:

- уменьшение сопротивления теплопередаче Rreq для отдельных видов наружного ограждения и в первую очередь для стен;

-изменение обьемно-планировочного решения здания (размеров, формы и компоновки

секций);

-выбор более эффективных систем теплоснабжения, отопления и вентиляции и способов их регулирования;

-комбинирование предыдущих вариантов.

81

При уменьшении значений сопротивлений теплопередаче Rreq ,м2∙ оС/Вт, отдельных

элементов ограждающих конструкций следует стремиться, чтобы новые значения были не ниже величин:

-для светопрозрачных конструкций не ниже 5% нормируемых значений;

-для стен групп зданий, указанных в поз. 1 и 2 табл (2.8), не ниже минимальных величин

мероприятий, направленных на снижение расчетной величины удельного расхода тепловой энергии на отопление здания:

- изменить обьемно-планировочное решение здания, путем снижения площади наружных ограждений, уменьшения количества наружных углов, увеличения ширины здания,

использования соответствующей ориентации и рациональной компоновки помещений:

-уменьшить площадь светопрозрачных конструкций до минимально необходимой по требованиям естественной освещенности:

-осуществить блокировку здания с соседними зданиями с обеспечением надежного примыкания;

-запроектировать тамбурные помещения за входными дверями;

-выбрать меридиональную или близкую к ней ориентацию продольного фасада здания;

-принять более эффективную систему теплоснабжения;

-использовать более эффективные виды приборов отопления и рационально их разместить в помещениях.

2.15. Влажность воздуха и конденсация влаги в ограждениях

В воздухе помещений всегда содержится некоторое количество влаги в виде водяного

пара.

Наличие влаги в воздухе оказывает значительное влияние на самочувствие человека и теплозащитные качества ограждающих конструкций.

В сухом воздухе значительно быстрее испаряется влага с поверхности кожи, чем во влажном. При влажности воздуха менее 20% пересыхает слизистая оболочка и возрастает восприимчивость к инфекциям. С другой стороны, слишком влажный воздух вызывает

82

быструю утомляемость, препятствует испарительным процессам, поэтому человек чувствует в такой среде дискомфортно.

Увеличение влагосодержания в материалах ограждения всегда сопровождается уменьшением теплозащитных свойств ограждения и преждевременным его разрушением.

Известно, что вода прекрасно проводит тепло, а воздух, особенно сухой, обладает достаточно высокими теплоизоляционными качествами. Поэтому теплоизоляционные материалы с большим количеством пор, заполненных воздухом, имеют прекрасные теплозащитные свойства. Однако, если поры заполняются влагой, теплоизоляционная способность материала резко ухудшается. Коэффициент теплопроводности увеличивается,

следовательно, сопротивление теплопередаче уменьшается.

Увлажненные материалы быстро разрушаются от коррозии, замораживания,

биологических процессов.

Влажностное состояние воздуха оценивается абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность воздуха характеризуется количеством влаги (в гаммах), которое содержится в 1м3 воздуха.

Количество водяного пара, содержащегося в воздухе, характеризуется парциальным давлением или упругостью водяного пара.

Существует два понятия парциального давления водяного пара: действительное и максимальное.

Под действительным парциальным давлением e , Па, понимается давление водяного пара в воздухе при данной температуре (положительной или отрицательной) и относительной влажности менее 100%.

Под максимальным парциальным давлением E , Па, понимается давление, которое возникает в воздухе при данной температуре (положительной или отрицательной) и

относительной влажности воздуха равной 100%. Такое давление возникает в воздухе, когда он полностью насыщен водяным паром и не может воспринимать больше влагу.

Численные значения максимального насыщения водяного пара Е, Па, для температур от

0 до 30,9 оС и от 0 до –41 оС приведены соответственно в табл.С.2 и С.1 приложения (С) СП 23- 101-04.

Степень насыщения воздуха влагой выражают через относительную влажность

φ, %, представляющую собой отношение действительного содержания водяного пара к количеству насыщения

83

табл. 2.7 подразделяют на сухой, нормальный, влажный и мокрый в зависимости от величины относительной влажности и температуры воздуха. При повышении температуры воздуха его относительная влажность понижается, а при понижении – возрастает.

Помимо воздушной среды увлажнение материалов в ограждениях может происходить за счет строительной влаги, попадающей в материалы ограждения в период возведения здания, и

грунтовой влаги, проникающей в ограждения из грунта при недостаточной гидроизоляции ограждения.

Атмосферная влага, образующаяся за счет неблагоприятных метеорологических условий

(косых дождей и наличия ветров для некоторых районов Дальнего Востока), как и эксплуатационная влага, проникающая в ограждения при выполнении в помещении мокрых производственных процессов (бани, прачечные и др.) также способствует увлажнению ограждений. Однако, наиболее опасными для ограждающих конструкций являются гигроскопическая влага, попадающая в ограждения за счет гигроскопических свойств материала поглощать (сорбировать) влагу из воздуха, и конденсационная влага, которая попадает в ограждения за счет конденсации водяных паров при возникновении определенных температурно-влажностных условий воздушной среды. Каждый из этих видов влаги может вызвать повышенное увлажнение ограждений, поэтому при проектировании и строительстве зданий необходимо принимать меры и предусматривать конструктивные решения,

предупреждающие попадание влаги в материал ограждающих конструкций.

2.15.1 Расчет ограждающих конструкций на конденсацию водяного пара

Известно, что масса воды, которая в парообразной форме содержится в воздухе, зависит от температуры и ее количество всегда увеличивается с повышением температуры (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Давление насыщения водяного пара и максимальное содержание влаги в воздухе в зависимости от температуры

Представим, что при какой-то температуре t1 и относительной влажности х %, меньше

100 %, воздух содержит массу воды m1 в парообразном состоянии (рис. 2.7).

84

воздуха tint , ºC, и относительной влажности int , %, воздуха помещения по приложению (Р) СП

23-101-04.

Образование конденсата можно исключить снижением влажности воздуха средствами вентиляции или увеличением сопротивления теплопередаче ограждения, или повышением температуры внутреннего воздуха в помещении.

В помещениях с высокой влажностью воздуха (прачечная, бани и т.д.) конденсация водного пара на внутренней поверхности ограждения неизбежна; в этих случаях следует предусматривать конструктивные мероприятия от ее проникновения в толщу ограждения путем устройства пароизоляционного слоя со стороны помещения.

2.15.2. Графо-аналитический метод определения зоны конденсации внутри

многослойной ограждающей конструкции

При расчете влажностного режима многослойных ограждений, а также для определения возможности образования конденсата внутри ограждения используется графо – аналитический метод, сущность которого заключается в том, что сначала выполняются два схематических разреза многослойной ограждающей конструкции (рис. 2.8): один в масштабе термических сопротивлений отдельных слоев конструкции (рис. 2.8, а), а второй – в линейном масштабе

(рис. 2.8, б).

С левой стороны от первого схематического разреза (см. рис. 2.8, а) задаются шкалой температур и шкалой парциальных давлений. Затем на крайних вертикалях схематического разреза откладывают расчетные значения температур внутреннего tint , ºC и наружного text , ºC

воздуха и полученные точки соединяют между собой: tint соединяют с text .

Рис. 2.8 Построение графиков распределения температуры, максимальной и действительной упругости водяного пара внутри ограждающих конструкций: а) на схематическом разрезе конструкции, выполненной в

масштабе термических сопротивлений; б) – то же, выполненной в линейном масштабе

86

При выборе температуры наружного воздуха следует иметь в виду, что при расчетах влажностного режима ограждающих конструкциях text принимают равной средней температуре периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами согласно табл. 3 СНиП

23-01-99*. Это связано с тем, что процесс диффузии протекают значительно медленнее процессов теплопередачи и для наступления условий влагонасыщения в ограждениях требуется

более продолжительное время.

В соответствии с полученными значениями температур, используя приложение (С) СП

23-101-04, строят график Eint - Eext , который имеет криволинейный характер.

Точки пересечения прямой tint - text и кривой Eint - Eext с вертикальными линиями слоев

первого схематического разреза переносят на второй разрез и соединяют их между собой.

Ломаная линия si ′, 1 ′, 2 ′, se ′и кривая Esi ′, E1 ′, E2 ′, Ese ′ представляют собой графики

распределения температур и насыщенного пара внутри действительной ограждающей конструкции.

Используя формулу (2.56) относительной влажности, определяют значения

действительной упругости водяного пара еint и еext, Па, которые откладывают на крайних вертикалях первого схематического разреза ограждения и соединяют их прямой

Значение eint устанавливают по данным tint , ºC, и int , % в зависимости от функционального назначения помещения, а eext - по данным text , ºC и ext , %, равной средней месячной

относительной влажности воздуха наиболее холодного месяца. Точки пересечения прямой еint - eext с соответствующими вертикальными линиями слоев первого схематического разреза ограждающей конструкции переносят на второй схематический разрез конструкции и

соединяют их между собой. Ломаная линия esi ′, e1 ′, e2 ′, ese ′ представляет собой график

распределения действительной упругости водяного пара внутри ограждающей конструкции.

Для определения зоны возможной конденсации внутри действительной многослойной ограждающей конструкции проводится анализ графиков максимальной Esi ′, E1 ′, E2 ′, Ese ′и

действительной esi ′, e1 ′, e2 ′, ese ′ упругости водяного пара. Если графики не пересекаются, то внутри ограждающей конструкции отсутствует конденсация влаги. Если они пересекаются, что фактически невозможно, т.к. относительная влажность не может быть более 100 %, то это лишь указывает на возможность конденсации водяного пара внутри конструкции. Чтобы определить зону конденсации необходимо построить касательные линии из точек esi и ese к графику максимальной упругости водяного пара. Точки касания определяют границы конденсации водяного пара внутри многослойной ограждающей конструкции (рис. 2.9).

87

В зоне конденсации влага выпадает в форме конденсационной воды.

Часть ограждающей конструкции, расположенной между внутренней поверхностью ограждения и зоной конденсации, носит название области конденсации. В ней еще без опасности увлажнения идет процесс диффузии водяного пара из помещения. В зоне конденсации относительная влажность материала ограждения достигает 100 %.

Часть ограждения от плоскости конденсации до наружной поверхности ограждающей конструкции называется областью испарения. В области испарения материал конструкции находится во влажном состоянии. Через эту область накапливающаяся в плоскости конденсации вода диффузирует наружу и там испаряется, что происходит в период с середины июня до середины сентября.

Рис. 2.9. Графический метод определения зоны конденсации внутри ограждающей конструкции

Влетний период времени испарение влаги происходит от плоскости конденсации как в направлении наружу, так и в направлении помещения. Причем испарение вовнутрь всегда больше чем испарение наружу. Это объясняется тем, что материал ограждения в области конденсации менее насыщен влагой, чем в области испарения, поэтому обладает меньшим сопротивлением диффузии.

Взимний период времени продвижение водяного пара через ограждение еще более замедляется, не только в результате сопротивления паропроницанию материала ограждения, но

иза счет того, что наружные слои ограждения находятся во влажном состоянии, и за счет адгезии между молекулами воды и молекулами строительного материала оказывают дополнительное 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 конструкцию снова и снова поступает поток влаги, которая накапливается внутри ограждения. Этот процесс называется периодом влагонакопления и длится примерно с середины ноября до середины января.

Втех случаях, когда в ограждении происходит конденсация влаги, необходимо учитывать, будет ли влага накапливаться систематически (из года в год) или она будет

88

испаряться в течение весеннего и летнего периодов. С этой целью проводится расчет по определению количества влаги, которое будет конденсироваться в ограждении за период конденсации, р1 и количества водного пара, уходящего из зоны конденсации, р2. Затем устанавливается баланс влаги в ограждении путем сравнения испаряющейся и конденсирующейся влаги за соответствующие периоды года. Если количество испаряющейся влаги будет выше, чем конденсирующейся, то накопления конденсата в ограждении не будет. В

противном случае ограждающая конструкция является неудовлетворительной в отношении влажного состояния и ее следует заменить на другую и провести новый расчет.

В качестве мероприятия по исключению конденсата внутри ограждающих конструкций можно использовать:

1.Изменение последовательности расположения слоев конструкции или увеличение их толщины. Более плотные слои ограждения целесообразно размещать с внутренней стороны ограждающей конструкции.

2.Устройство вентилируемой воздушной прослойки с наружной стороны утепляющего

слоя.

3.Устройство пароизоляционного слоя, тормозящего диффузию водяного пара с внутренней стороны ограждения.

2.15.3. Паропроницаемость и защита от переувлажнения ограждающих конструкций

Отсутствие конденсата на внутренней поверхности ограждений не предотвращает увлажнения материала ограждения ввиду возможности конденсации водяных паров в его толще.

В зимнее время, вследствие более высокой упругости водяного пара внутри помещения,

нежели снаружи, водяной пар проникает через ограждения наружу и тем самым способствует увлажнению материалов ограждения. Этот процесс носит название диффузии пара через ограждение.

При диффузии водяного пара через слой материала ограждения, последний оказывает потоку пара сопротивление, называемое сопротивлением паропроницанию Rvp , (м2·ч∙Па)/мг,

которое показывает количество водяного пара в миллиграммах, проникающего в течение 1 ч

через 1 м2 плоской однородной стенки толщиной 1 м при разности упругости пара с внутренней и наружной сторон ограждения в 1 Па.

Количество водяного пара Р, г, которое диффундирует в стационарных условиях через плоское однородное ограждение, по аналогии с законом теплопередачи может выражено формулой

89

где еint, еext - действительная упругость водяного пара около внутренней и наружной поверхностей ограждения, Па;

F - площадь ограждения, м2; z - время, ч.

Сопротивление паропроницанию отдельного слоя ограждающей конструкции Rvp , (м2·ч∙Па)/мг, определяется по формуле

где int - относительная влажность внутреннего воздуха, равная 55%;

Rse.vp - сопротивление влагообмену у наружной поверхности ограждения, (м2·ч∙Па/)мг. В

практических расчетах обычно не учитывается, так как его численное значение на несколько порядков меньше по сравнению с общим сопротивлением паропроницанию ограждающей конструкции

Значения сопротивления паропроницанию листовых материалов приведены в табл. 2.21.

В процессе диффузии через ограждающую конструкцию парциальное давление водяного пара снижается от еint до еext за счет сопротивления паропроницанию отдельных слоев ограждения.

Принимая во внимание аналогию процессов паропроницания и теплопроводности,

можно вычислить парциальное давление в любом сечении ограждающей конструкции ex по формуле

90