Оценка влажностного режима наружных стен

Исходные данные:

Расчетная температура t_int=22°C (согласно ГОСТ 30494-96);

относительная влажность внутреннего воздуха j_int = 55 % (согласно СНиП 23-02-2003);

температура наружного воздуха t_ext=-15,3°C (таблица 1 СНиП 23-01-99).

 

Таблица 4. Теплотехнические характеристики конструктивных слоев наружных стен.

Материал слоя	Толщина слоя, δ,м	Коэффициент теплопроводности, λБ, Вт/м*оС	Коэффициент паропроницаемости, µ, мг/м*ч*Па	Термическое сопротивление слоя, RRi, м2*оС/Вт	Сопротивление паропроницаемости слоя, RVPi, м2*г*Па/мг
Фасадная штукатурка	0,01	0,93	0,09	0,01	0,11
Плиты жесткие минераловатные	0,25	0,065	0,56	3,85	0,45
Газобетонный блок	0,4	0,41	0,12	0,97	3,33
Цементно – песчаный раствор	0,015	0,93	0,09	0,016	0,16

 

Расчет:

 

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции равно

;

Согласно СНиП 23-02-2003 (п. 9.1, примечание 3) плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

 

 

23

Лист

Сопротивление паропроницанию R_vp, м²*ч*Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых сопротивлений паропроницанию, определяемых по формулам СНиП 23-02-2003:

;

.

где e_int — парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле:

e_int = (j_int / 100) E_int .

Е_int — парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int принимается по приложению С СП23-101-2004: при t_int=22 °С Е_int = 2644 Па. Тогда при j_int = 55 %:

е_int = (55 / 100)·2644 = 1454 (Па).

 

Е — парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле:

Е = (Е₁z₁ + E₂z₂ + Е₃z₃) / 12.

E₁, E₂, Е₃ — парциальные давления водяного пара, Па, принимаемые по температуре t_i в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ — продолжительность, месяцев, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 °С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 °С.

 

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по таблице 3* СНиП 23-01, а значения температур в плоскости возможной конденсации t_i, соответствующие этим периодам, по СП23-101-2004: .

где t_int — расчетная температура внутреннего воздуха °С, принимаемая для жилого здания в г. Салехард равной 22 °С;

t_i — расчетная температура наружного воздуха i-го периода, °С, принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;

R_si — сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения, равное R_sj=1/a_int=1/8,7 = 0,115 (м²*°С*Вт);

24

Лист

SR — термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации.

 

Определим термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

SR =0,015/0,93 + 0,4/0,41= 0,99 ((м²*°С)/Вт).

 

Установим для периодов их продолжительность z_i, сут, среднюю температуру t_i, °С, согласно СНиП 23-01-99 и рассчитаем соответствующую температуру в плоскости возможной конденсации t_i °С, по формуле для климатических условий г. Салехард:

 

зима:

z₁ = 6 (мес);

t₁ = [(-24,5) + (-23,4) + (-18,6) + (-10,2) + (-15,6)+(-21,5)] / 6= -18,97 (°С);

t₁ = 22 - (22 +18,97)*(0,115 + 0,99) / 4,8 = -3,6 (°С);

 

весна — осень:

z₂ = 3 (мес);

t₂ = [(-1,9)+4,9 + (-4,6)] / 3 = -0,53 (°С);

t₂ = 22 - (22 + 0,53)*(0,115 + 0,99) / 4,8 = -0,6 (°С);

 

лето:

z₃ = 3 мес;

t₃ = (7,3 + 13,3 + 10,9) /3 = 10,5 (°С);

t₃ = 22 - (22 – 10,5)*(0,115 + 0,99) / 4,8 = 1,9 (°С).

 

По температурам (t₁, t₂, t₃) для соответствующих периодов определяем по приложению С парциальные давления (Е₁, Е₂, Е₃) водяного пара: Е₁ = 452 Па, Е₂ = 581 Па, Е₃ = 705 Па и по формуле определим парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для соответствующих продолжительностей периодов z₁, z₂, z₃.

Е = (452*6 + 581*3 + 705*3) / 12 = 547 (Па).

 

Сопротивление паропроницанию , м²*ч*Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, определяется по формуле:

R_vp = d / m,

= 0,01 / 0,09+0,25/0,56= 0,56 (м²*ч*Па/мг).

 

25

Лист

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_ext, Па, за годовой период определяют по СНиП 23-01-99 (таблица 5а*)

e_ext = (100+100+160+300+460+800+1160+1070+770+420+210+130) / 12 = 473 (Па).

По формуле СНиП 23-02-2003 определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации согласно СНиП 23-02-2003 (п.9.1a)

= (1454-547)0,56 / (547 - 473) = 6,86 (м²*ч*Па/мг).

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берут определенную ранее продолжительность этого периода z₀ , сут, среднюю температуру этого периода t₀, °C: z₀ = 181 сут, t₀ = -18,97 °С.

 

Температуру t₀, °С, в плоскости возможной конденсации для этого периода определяют по формуле:

;

t₀ = 22 - (22 + 18,97)*(0,115 + 0,99) / 4,8 = -4,8 (°С).

 

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной конденсации определяют по приложению С при t₀ = -4,8 °С равным Е₀ = 408 Па.

 

Согласно СНиП 23-02-2003 в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель, плотностью r_w = r₀ = 100 кг/м³ при толщине g_w=0,25 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале определяем по таблице 12 СНиП 23-02 Dw_av= 3%.

 

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами равна

=(100+100+160+420+210+130)/6=187 Па.

 

Коэффициент h определяется по СНиП 23-02-2003:

;

h = 0,0024 (408 - 187) 181 / 0,56 = 171.

 

Определим по формуле СНиП 23-02:

26

Лист

;

= 0,0024*181*(1454 - 408) / (100*0,25*3+171) = 1,8 (м²·ч·Па/мг). (СП 23-101-2004).

 

При сравнении полученного значения R_vp с нормируемым устанавливаем, что R_vp > > , 0,56 м²*ч*Па/мг >1,8 м²*ч*Па/мг<6,86 м²*ч*Па/мг.

 

 

27

Лист

4.2.Расчет распределения парциального давления водяного пара по толще стены и определение возможности образования конденсата в толще стены.

Для проверки конструкции на наличие зоны конденсации внутри стены определяем сопротивление паропроницанию стены R_vp по формуле: R_vp = d / m, СП 23-101-2004;

R_vp = 4,05 м²*ч*Па/мг.

 

Определяем парциальное давление водяного пара внутри и снаружи стены по формуле и приложению С СП 23-101-2004

t_int = 22 °С; j_int = 55%;

е_int = (55 / 100) 2644 = 1454 (Па);

t_ext = -18,97 °С; j_int = 80%;

e_ext = 114 Па.

 

Термическое сопротивление ограждающей конструкции равно 4,8 из пункта 4.1.

Определяем температуры t_i на границах слоев по формуле (Э.5 СП 23-101-2004), нумеруя от внутренней поверхности к наружной, и по этим температурам — максимальное парциальное давление водяного пара Е_i по приложению С:

t₁ = 22 - (22 + 18,97)*(0,115) / 4,8 = 3,6 (°С);

Е₁ =786 Па;

t₂ = 22 - (22 + 18,97)*(0,115 + 0,11) / 4,8 = 2,7 (°С);

Е₂ = 732 Па;

t₃ = 22 - (22 + 18,97)*(0,115 + 0,45) / 4,8 = -0,2 (°С);

Е₃ = 601 Па;

t₄ =22 - (22 + 18,97)*(0,115 + 3,33) / 4,8 = -24,8 (°С);

Е₄ = 64 Па;

t₅ =22 - (22 + 18,97)*(0,115 + 0,16) / 4,8 = 2,2 (°С);

Е₅ = 715 Па;

 

Рассчитаем действительные парциальные давления e_i водяного пара на границах слоев по формуле:

,

SR — сумма сопротивлений паропроницанию слоев, считая от внутренней поверхности.

 

В результате расчета по формуле получим следующие значения: е₁ = 1454 Па, е₂ = 272 Па, е₃ =177 Па, е₄ =-627 Па, е₅ =258 Па .

28

Лист

При сравнении величин максимального парциального давления E_i водяного пара и величин действительного парциального давления e_i водяного пара на соответствующих границах слоев видим, что величины е_i ниже величин Е_i , результаты анализа условий конденсации влаги в толще стенового ограждения с утеплителем, приведенные на рис. 11, показывают что рассматриваемое ограждение, обладающее высокими теплозащитными качествами, исключает конденсацию влаги в ограждении.

 

 

Рис. 11. Распределение температуры действительной и максимальной упругости пара в многослойной наружной стене при плотности утеплителя 100 кг/м³ в масштабе сопротивлений паропроницанию.

 

 

Вывод: за годовой период в конструкции стены влага накапливаться не будет.

 

 

29

Лист

Список литературы

 

1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

2. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.

3. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.

4. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

5. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.

6. СП 23-103-2003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.

7. СНиП 23-03-2003. Защита от шума.

8. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение.

9. СП 23-102-2003. Естественное освещение жилых и общественных зданий.

10. ГОСТ Р 21.1101-2009 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации .

 

30