На возможность конденсации влаги в толще ограждения

При проектировании ограждающих конструкций необходимо обеспечить отсутствие возможности конденсации пара и накопление влаги в них. Наличие влаги существенным образом сказывается на прочности ограждений и их теплозащитных свойствах. Нормируемое сопротивление паропроницанию в соответствии главы 9 [7, с. 11-13] определяется по расчётным зависимостям (16) и (17) [7, с. 11] исходя из двух условий:

- недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации;

- ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха.

В курсовом проекте выполняется поверочный расчет на возможность конденсации влаги графоаналитическим методом, который с некоторой долей приближения позволяет судить о возможности конденсации влаги в ограждающей конструкции.

Перед началом расчета вычерчивается в определенном масштабе разрез ограждающей конструкции. У внутренней поверхности проводятся две вертикальных оси (рис. 2.3 настоящего пособия). На верхнюю ось наносится шкала температур в диапазоне от расчетной наружной температуры воздуха до расчетной внутренней; на нижнюю - шкала парциальных давлений водяного пара, диапазоном от 10 до 3000 Па. Рекомендуется следующий порядок расчета.

1. Определяют температуры на поверхности слоев ограждения по формуле:

, °С

(2.10)

где t_п - температура на границе n-го и (n+1)-го слоев ограждения, °С;

t_mcm – температура наружного воздуха, средняя самого холодного месяца, °С; табл. 3* [6, с. 36-50];

- сумма термических сопротивлений слоев ограждающей конструкции от внутренней поверхности до расчетной точки, (м²·К)/Вт.

Полученные значения температур наносятся на график и соединяются ломаной линией.

2. Для каждой из полученных температур на границах слоев по приложению «С» [12, с. 105-106] (или по таблице 2.4 настоящего пособия) определяется давление насыщенного пара E_n^" Па, и на разрезе ограждения строится график изменения E_n^".

3. Определяются значения фактических парциальных давлений водяного пара в толще ограждающей конструкции р_п , Па, как результат диффузии водяного пара из области с более высоким парциальным давлением (внутренний воздух) в область с низким давлением (наружный воздух). Расчет производится по формуле:

Рис.2.3. Графики распределения температур и давлений водяного пара (два возможных случая) а) отсутствие конденсации паров в толще ограждающей конструкции; б) наличие зоны конденсации влаги в толще ограждающей конструкции

Таблица 2.4

Давления насыщенного водяного пара E_n^", Па, для различных температур

	t,°C	En", Па	t,°C	En", Па
	-34	24,665		610,8
	-33	27,331		656,6
	-32	30,264		705,4
	-31	33,597		757,5
	-30	37,330		812,9
	-29	41,463		871,8
	-28	45,996		934,6
	-27	51,062		1001,2
	-26	56,395		1072,1
	-25	62,795		1147,3
	-24	69,461		1227,1
	-23	76,794		1311,8
	-22	84,793		1401,5
	-21	93,459		1496,7
	-20	102,925		1597,4
	-19	113,324		1704,1
	-18	124,656		1817,0
	-17	136,922		1936,4
	-16	150,387		2062,6
	-15	165,053		2196,0
	-14	180,918		2336,8
	-13	198,117		2485,5
	-12	216,915		2642,4
	-11	237,313		2807,9
	-10	259,445		2982,4
	-9	283,309		3166,3
	-8	309,440		3360,0
	-7	337,571		3563,9
	-6	368,102		3778,5
	-5	401,033		4004,3
	-4	436,763		4241,7
	-3	475,426		4491,3
	-2	517,156		4753,6
	-1	562,086		5029,0
	(2.11)

где e_п - парциальное давление водяного пара на границе n-го и (n+1)-го слоев ограждения, Па;

e_int - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па;

e_ext - парциальное давление пара наружного воздуха, Па;

R_vp - общее сопротивление паропроницанию ограждения, (Па·ч·м²)/мг;

R_p.int - сопротивление паропереходу от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения, R_p.int = 0,113 (Па·ч·м²)/мг;

- сумма сопротивлений паропроницанию слоев от внутренней поверхности ограждения до расчетной точки, (Па·ч·м²)/мг;

; ,

(2.12)

где j_int - относительная влажность внутреннего воздуха, % (табл. 1) [7, с. 2];

j_ext - средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца, % (табл. 1*) [6, с. 2-21];

, - максимальная упругость водяного пара, Па, при расчетных температурах соответственно внутреннего и наружного воздуха (табл. 2.4 настоящего пособия).

Общее сопротивление паропроницанию ограждения:

;

(2.13)

здесь - сумма сопротивлений паропроницанию всех слоев ограждающей конструкции, (Па·ч·м²)/мг;

R_p.ext - сопротивление паропереходу от наружной поверхности к наружному воздуху; R_p.ext = 0,02 (Па·ч·м²)/мг.

Сопротивление паропроницанию отдельных слоев ограждения рассчитывается по формуле:

,

(2.14)

где d_i - толщина i-ого слоя ограждающей конструкции, м;

m_i - коэффициент паропроницаемости слоя ограждения, мг/(м·ч·Па); определяется по приложению «Д» [12, с. 63-73].

По полученным значениям фактических парциальных давлений водяного пара также строится график изменения e_п.

4. Если графики изменения E_n^" и e_п не пересекаются, то конденсации водяного пара в толще ограждающей конструкции не будет, так как максимально возможное при данной температуре давление водяного пара E_n^" будет превышать фактическое e_п в любом разрезе ограждения. При пересечении этих графиков возможна конденсация водяного пара в конструкции. Зона конденсации будет находиться между точками пересечения графиков. В таком случае необходимо дать рекомендации по исключению этого явления. Как правило, необходимо устроить слой пароизоляции из листовых материалов с внутренней стороны ограждающей конструкции.

Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких слоев пароизоляции определяется по приложению «Ш» [12, с. 117-118].

После оценки защитных свойств ограждающих конструкций производят расчет тепловой мощности системы отопления.

3. Определение тепловой мощности системы отопления

Тепловая мощность системы отопления Q_h.sum, Вт, определяется как максимальная разность между потерями теплоты и тепловыделениями в сооружении в конкретный момент времени:

Qh.sum = Qh.l - Qint ,

(3.1)

где Q_h.l - теплопотери здания, Вт;

Q_int - тепловыделения в помещениях здания, Вт.

Теплопотери в помещениях в общем виде слагаются из потерь теплоты через ограждающие конструкции Q_k , теплозатрат на нагревание инфильтрующегося через щели и неплотности в ограждениях воздуха Q_inf , а также на нагрев материалов, оборудования и транспорта, поступающих снаружи, Q_ext . Теплозатраты на нагрев холодного воздуха, врывающегося при открывании наружных дверей и ворот, учитывается как добавочные к теплопотерям через ограждающие конструкции. Таким образом,

Qh.l = Qk + Qinf + Qext ,

(3.2)

По данным ЦНИИЭП жилища средние теплопотери через наружные ограждения в жилых зданиях распределяются следующим образом: через наружные стены – 45 %, окна – 35 %, крышу и перекрытия над подпольем – 15 %, входные двери – 5 %. Как видно, около 80 % теплопотерь приходятся на стены и окна.

Структура теплопотерь жилого здания в Санкт-Петербурге следующая:

- доля наружных стен – 29 – 30 %;

- доля светопрозрачных наружных ограждений – 25 – 26 %;

- доля пола 1 этажа и перекрытия последнего этажа – 5 – 6 %;

- расход тепла на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в объеме, необходимом для вентиляции по санитарным нормам – 38 – 48 %.