Проверка на возможность конденсации влаги

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА В ТОЛЩЕ НАРУЖНОГО ОГРАЖДЕНИЯ

 

В холодный период действительная упругость водяных паров внутреннего воздуха e_в, Па, чаще всего больше соответствующей упругости наружного воздуха е_в, Па. В этом случае водяной пар помещения, диффундируя через наружные ограждения, можно встретить слои, поверхность которых имеет температуру τ_р, °С, в результате возникает зона конденсации влаги в толще ограждения, что крайне нежелательно. В связи с этим необходимо осуществлять проверочные расчёты на возможность конденсации влаги в толще принятых наружных ограждений.

Цель расчёта – определение изменения парицательного давления (упругости) водяного пара по толщине ограждения и наличия возможной зоны конденсации в нём вследствие паропроницания.

Расчёт выполняют графоаналитическим методом. Метод заключается в определении расчётных температур t_xi, максимальных (насыщающих) E_xi и действительных величин упругости водяного пара е_xi в характерных сечениях ограждения и графической обработке полученных данных.

Вначале рассматриваемую конструкцию условно разделяют на несколько вертикальных слоёв и находят расчётные значения температур на границе каждого слоя в толще ограждения t_xi, °С, по формуле:

 

(24)

,

 

где t_в – температура внутреннего воздуха в помещении, °С; t_н – температура наружного воздуха, принимается равной средней температуре наиболее холодного месяца года (по [2]); R₀ – сопротивление теплопередаче ограждения, м²×К/Вт (определяется по формуле (1) в теплотехническом расчёте); R_х – то же, что и в формуле (1); ΣR_х – сумма термических сопротивлений слоёв от внутренней поверхности конструкции до рассматриваемого сечения.

Затем, по полученным значениям температур t_xi определяют величины максимально возможной (насыщающей) упругости водяных паров E_xi, Па, на границах слоёв (см. ).

Значения действительной упругости водяных паров на границах отдельных слоёв е_xi, Па, определяют, используя термодинамическую аналогию:

 

(25)

,

откуда

(26)

,

где е_н – парицательное давление водяного пара в наружном воздухе, Па, для наиболее холодного месяца года, определяется по данным СНиП 2.01.01–82 [2]; R₀^П – общее сопротивление паропроницанию ограждения, м²×чּПа/мг; R_nx – сумма сопротивлений паропроницанию от внутренней поверхности ограждения до рассматриваемого сечения, м²×чּПа/мг.

Общее сопротивление паропроницанию всей ограждающей конструкции R₀^П, (м²×чּПа/мг), вычисляют по формуле:

	(6.11)

,

 

где R_х^П – значения сопротивлений паропроницанию отдельных слоев ограждения (м²ּчּПа)/мг, определяемые по формуле:

 

(6.12)

,

 

здесь δ_х – толщина отдельного слоя ограждающей конструкции мм;

     μ_х – расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждения, мг/(м·ч∙Па), принимаемый по [4, прил. 3*].

Величину входящего в формулу (26) парицательного давления (упругости) водяного пара е_в, Па, определяют по формуле:

 

(27)

,

 

где Е_в – насыщающее парицательное давление водяного пара, Па, при температуре воздуха внутри помещения (принимается по прил. 7.).

По результатам выполненных расчётов строят на разрезе ограждения графики распределения температур, t_xi, действительных е_xi и максимальных Е_xi величин упругости водяного пара.

В результате анализа тепловлажностного режима ограждения могут встретиться два следующих случая: отсутствие конденсации (рис. 9, а) и наличие конденсации (рис. 9, б).

 

а                                                       б

 

 

Рис. 9. Распределение Е и е в толще ограждения:

а – при отсутствии конденсации;

б – при наличии конденсации

Если линии Е и е не пересекаются – значит конденсации водяного пара в толще ограждения нет (см. рис. 9, а); пересечение этих линий (см. рис.9, 6) свидетельствует о возможности конденсации водяного пара.

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. 10). 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 на 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. 9, б) из точек е_в и е_и проводится касательная к линии Е. Между точками касания С и D и находится граница зоны конденсации.

Важно определить в этой зоне величину повышения весов влажности материала при конденсации в толще ограждения Δω_i и сравнить ее с нормативным значением Δω_ср, %, определяемым по [4, табл. 14*], (табл. 17).

 

(6.15)

,

 

где γ_ув – объемная масса материала увлажненного слоя, кг/м³, принимаемая

          по [4, прил. 3*];

δ_)в(C-D) – толщина увлажненного слоя ограждения, м;

ΔG – количество конденсата в килограммах, прошедшего за час через 1 м²

         сечения ограждения, г/м², определяемого по уравнению (6.16).

 

Таблица 1

Нормативное значение повышения весовой влажности материала Δω_ср

 

Материала ограждающей конструкции	Предельно-допустимое приращение влаги в материале Δωср, %
Глиняный кирпич Силикатный кирпич Лёгкие бетоны (керамзитобетон, шунгизтбетон, перлитобетон, пемзобетон и др.) Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон и др.) Минеральные плиты и маты Пенополистирол Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака Тяжёлые бетоны	1,5 2,0   5,0 6,0 3,0 25,0 3,0 2,0

 

Количество конденсата ΔG, г/м², за период z, сут, определяют по уравнению:

 

(6.16)

,

 

где z – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая

       равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами

      [3, табл. 1];

G_C, G_D – количество водяного пара, мг, прошедшего за один час через 1 м²

       сечения ограждения соответственно до и после зоны конденсации,

       мг/(м²·ч), определяемое по формулам:

 

(6.17)

,

(6.18)

,

 

где δ^В-С – толщина слоя ограждения до зоны конденсации, м;

δ^D-H – то же после зоны конденсации, м (см. рис. 9, 6);

    μ_х – то же, что в формуле (6.12), м, (см. рис. 9, 6);

е_в, е_н – то же, что в формулах (6.13) и (4.14);

В многослойных ограждающих конструкциях, если зона конденсации находится только в одном слое, проверка осуществляется только для данного слоя.

Если зона конденсации захватывает несколько слоев, то проверку на допустимую весовую влажность осуществляют для всех слоёв, при этом расчетное количество конденсата в х-м слое ΔG_х, %, определяют по следующей формуле

 

(6.19)

,

 

где b_зк – ширина всей зоны конденсации по толщине ограждения, м;

b_зкi – ширина зоны конденсации в i-м слое, м;

ΔG – то же, что в уравнении (6.16).

Если при сравнении выполняется условие Δω_i < Δω_ср, то принятое ограждение отвечает требования влажностного режима, в противном случае необходимо предусмотреть меры (см. выше), предупреждающие накопление влаги в толще ограждения.

 

Пример 10.

Проверка на возможность конденсации влаги

В толще ограждения (стены)

 

Исходные данные

1. Ограждающая конструкция жилого здания, состоящая из трёх слоёв (см. пример 1): керамзитобетона γ₁=1000 кг/м³ толщиной δ₁=0,08 м; слоя утеплителя из пенополистирола γ_ут=40 кг/м³, δ_ут=0,20 м; керамзитобетона γ₂=1000 кг/м³ толщиной δ₂=0,12 м.

2. Район строительства – г. Пенза.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

4. Зона влажности – сухая.

5. Условия эксплуатации – А.

6. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: t_Н(I)=-15,1⁰С; t_в=18⁰С [3, табл. 1]; R_в=0,115 (м²×°С)/Вт; R₀^ф=5,64 (м²×°С)/Вт (см. пример 1); R₁=0,242 (м²·К)/Вт; R_УТ=4,9 (м²·К)/Вт; R₂=0,634 (м²·К)/Вт (см. пример 1); n=1 (см. табл. 6); φ_в=50 % (см. табл. 1); Е_н=200 Па (см. табл. 16); λ₁=0,33 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3^*]; λ₂=0,33 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3^*]; λ_ут=0,041 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3^*]; α_в=8,7 Вт/(м²×°С) (см. табл. 6); μ₁=μ₂=0,14 мг/(м·ч·Па) [4, прил. 3^*]; μ_УТ=0,05 мг/(м·ч·Па) [4, прил. 3^*]; z=206 сут [3, табл. 1]; Δω_ср=5 % [4, табл. 14^*]. (см. табл. 17).

 

 

Порядок расчета

1. Вычерчиваем на миллиметровой бумаге оси координат.

По оси абсцисс откладываем последовательно толщины слоёв конструкции ограждения (масштаб: в 1см - 0,04 м), а по оси ординат в едином масштабе - максимально возможную упругость водяных паров Е_х, Па, и действительную упругость водяных паров е_х, Па, (масштаб: в 1 см -200 Па) (рис. 10).

2. Находим распределение температуры в толще ограждения на границах каждого слоя и сечения при t_Н(I) по формуле (6. ) (см. нумерацию поверхностей на рис. 10):

на поверхности 1:

 

˚С,

 

на поверхности 2:

 

˚С,

 

на поверхности 3:

 

˚С,

 

на поверхности 4:

 

˚С,

 

на поверхности 5:

 

˚С,

 

на поверхности 6:

 

˚С,

 

на поверхности 7:

 

˚С,

 

на поверхности 8:

 

˚С,

 

на поверхности 9:

 

˚С,

 

на поверхности 10:

 

˚С,

 

на поверхности 11:

 

˚С,

 

3. Вычисляем максимальное значение упругости водяных паров на границах слоёв Е_х по известным значениям температуры:

при t₁ = 17,3 °С             Е₁ = 1975 Па;

при t₂ = 16,6 °С             Е₂ = 1889 Па;

при t₃ = 15,9 °С             Е₃ = 1806 Па;

при t₄ = 8,1 °С             Е₄ = 1081 Па;

при t₅ = 1,6 °С             Е₅ = 685 Па;

при t₆ = -5,9 °С             Е₆ = 371 Па;

при t₇ = -10,4 °С             Е₇ = 251 Па;

при t₈ = -10,9 °С             Е₈ = 239 Па;

при t₉ = -11,7 °С             Е₉ = 223 Па;

при t₁₀ = -12,2 °С            Е₁₀ = 210 Па;

при t₁₁ = -12,9 °С            Е₁₁ = 202 Па.

Результаты расчёта Е_х оформляем графически (см. рис. 10).

4. Определяем упругость водяных паров в помещении е_в и в наружном воздухе е_н

 

 Па;

 Па.

5. Вычисляем сопротивления паропроницанию отдельных слоёв и всей конструкции ограждения R₀^П по формуле (6.11):

 

 (м²·ч·Па)/мг,

 

 (м²·ч·Па)/мг,

 

 (м²·ч·Па)/мг,

 

 (м²·ч·Па)/мг,

 

6. Рассчитываем действительное значение упругости водяных паров на границах отдельных слоёв е_х по выражению (6.10) (см. нумерацию поверхностей на рис. 10):

 

на поверхности 1

 

 Па;

 

на поверхности 2

 

 Па;

 

на поверхности 3

 

 Па;

 

на поверхности 4

 

 Па;

 

на поверхности 5

 

 Па;

 

на поверхности 6

 

 Па;

 

на поверхности 7

 

 Па;

 

на поверхности 8

 

 Па;

 

на поверхности 9

 

 Па;

 

на поверхности 10

 

 Па;

 

на поверхности 11

 

 Па;

 

Результаты расчёта оформляем графически (см. рис. 10).

7. Вычисляем количество пара, прошедшего слои ограждения δ_ВС и δ_DH, м до G_C и после G_D зоны конденсации по формулам (6.17) и (6.18):

 

(6.17)

 мг/(м²·ч);

(6.18)

 мг/(м²·ч);

 

8. Определяем количество конденсата ΔG, г/м², за период z, сут, по уравнению (6.16):

 

 г/м².

 

9. Так как зона конденсации захватывает два слоя: слой керамзитобетона δ=0,06 м и слой пенополистирола δ=0,05 м, то проверку на допустимую весовую влажность осуществляют для каждого из этих слоёв по формуле (6.19):

для слоя керамзитобетона

 

 г/м²;

 

для слоя пенополистирола

 

 г/м²;

 

10. Находим повышение весовой влажности при конденсации водяных паров в толще ограждения Δω_i по выражению (6.15):

 

 %;

 

по табл. 17 Δω_кер < Δω_ср 0,6 % < 5 %, что соответствует норме;

 

 %.

 

по табл. 17 Δω_пен < Δω_ср 15,0 % < 25 %, что также соответствует норме.

 

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 269; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!