Проверка возможности конденсации водяного пара на внутренней поверхности глади наружной стены и в наружном углу, а также в толще наружной стены

Условием выпадения конденсата является формирование температуры на какой-либо поверхности или в толще ограждения ниже точки росы. Иначе то же самое условие может формулироваться, как получение в расчете парциального давления водяных паров в какой-либо точке ограждения, которое превосходит по величине давление насыщенного водяного пара при той же температуре, чего не может быть. Это свидетельствует о том, что мы имеем дело не с паром, а со сконденсировавшейся водой.

Так как влажностные процессы протекают медленно и не успевают реагировать на короткие изменения температуры наружного воздуха, в качестве расчетного, наиболее опасного периода с точки зрения возможности выпадения конденсата, принимают наиболее холодный месяц года. Расчет выполняют по средним показателям этого месяца. Однако, в связи с тем, что средние за месяц температура и парциальное давление водяного пара усредняются порознь, и относительная влажность в холодный период года довольно высока, часты случаи, когда среднее за месяц парциальное давление водяного пара оказывается выше давления насыщения водяного пара при среднемесячной температуре наружного воздуха. Для устранения физически неприемлемой ситуации в расчет принимается парциальное давление водяного пара, которое не превышает максимально возможное парциальное давление водяного пара при среднемесячной температуре.

Последовательность расчета следующая.

1. Определяется распределение температуры по сечению ограждающей конструкции, схема обозначений которой приведена на рисунке 2, при температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее хо­лодного месяца – января.

2. Определяем парциальное давление водяных паров влажного воздуха в состоянии насыщения соответствующее температуре в расчетных сечениях наружной стены по таблице Р1 Приложения Р [5], (таблица 14).

3. Определяем парциальное давление водяного пара в наружном и внутреннем воздухе по формуле:

e=E.φ

(15)

где - относительная влажность воздуха.

4. Находим температуру, при которой из внутреннего воздуха начинает выпадать конденсат (точку росы). Для этого по таблице 14определим температуру, при которой найденное парциальное давление водяного пара является давлением насыщения.

Таблица 14.

Значения парциального давления насыщенного водяного пара е, Па, при барометрическом давлении 100,7 кПа [5]

t, оС	Е, Па	t, оС	Е, Па	t, оС	Е, Па	t, оС	Е, Па	t, оС	Е, Па	t, оС	Е, Па
-25		-9		-1
-24		-8,5		-0,5		7,5		15,5		23,5
-23		-8
-22		-7,5		0,5		8,5		16,5		24,5
-21		-7
-20		-6,5		1,5		9,5		17,7		25,5
-19		-6
-18		-5,5		2,5		10,5		18,5		26,5
-17		-5
-16		-4,5		3,5		11,5		19,5		27,5
-15		-4
-14		-3,5		4,5		12,5		20,5		28,5
-13		-3
-12		-2,5		5,5		13,5		21,5		29,5
-11		-2
-10		-1,5		6,5		14,5		22,5		30,5

5. Определяем общее сопротивление паропроницанию наружной стены, м^2.ч^.Па/мг, по формуле:

(16)

где и – сопротивления влагоотдаче на внутренней и наружной поверхностях стены, м^2.ч^.Па/мг. = 0,0267м^2.ч^.Па/мг; = 0,0052м^2.ч^.Па/мг;

μ_i– паропроницаемость материала слояi, мг/(м^.ч^.Па).

Если в конструкции наружного ограждения имеются тонкие слои пароизоляции или гидроизоляции, их сопротивление паропроницанию принимается по приложению Ш [5](таблица15).

6. Находим интенсивность потока водяного пара, мг/(м^2.ч):

(17)

где е_в и е_н – парциальные давления водяного пара во внутреннем и наружном воздухе, Па.

Таблица 15.

Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких слоев пароизоляции [5]

Материал	Толщина слоя, мм	Сопротивление паропроницанию Rп, м2.ч.Па/мг
1. Картон обыкновенный	1,3	0,016
2. Листы асбестоцементные		0,3
3. Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)		0,12
4. Листы древесно-волокнистые жесткие		0,11
5. Листы древесно-волокнистые мягкие	12,5	0,05
6. Окраска горячим битумом за один раз		0,3
7. Окраска горячим битумом за два раза		0,48
8. Окраска масляная за два раза с предварительной шпатлевкой и грунтовкой	-	0,64
9. Окраска эмалевой краской	-	0,48
10. Покрытие изольной мастикой за один раз		0,60
11. Покрытие битумно-кукерсольной мастикой за один раз		0,64
12. Покрытие битумно-кукерсольной мастикой за два раза		1,1
13. Пергамин кровельный	0,4	0,33
14. Полиэтиленовая пленка	0,16	7,3
15. Рубероид	1,5	1,1
16. Толь кровельный	1,9	0,4
17. Фанера клееная трехслойная		0,15

Рисунок 3. Схема обозначений распределения парциальных давлений водяного пара в сечении наружной стены

7. Определяем распределение парциального давления водяного пара по сечению стены, схема обозначений которых приведена на рисунке3, при температуре наружного воздуха, равной средней температуре, ^оС, января t_н=t_я.Парциальное давление водяного пара в любой точке x в сечении стены рассчитывается по формулам (18):

(18)

где и – сопротивления паропроницанию части наружной стены от рассматриваемой точки до внутреннего и наружного воздуха, м^2.ч^.Па/мг.

Пример проверки возможности конденсации водяного пара на внутренней поверхности глади наружной стены и в наружном углу, а так­же в толще наружной стены

1. Определяем распределение температуры по сечению стены, схема обозначений которой приведена на рисунке 2, при температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодного месяца - января t_н =t_я = - 11,8 ^оС:

2. Определяем парциальное давление водяного пара влажного воздуха в состоянии насыщения соответствующее температуре в расчетных сечениях наружной стены по таблице 14: Е_в= 2197 Па; Е_в.п= 2025 Па; Е₁= 2013 Па; Е₂= 1620 Па; Е₃= 681 Па; Е₄= 239 Па; Е_н.п= 230 Па; Е_н= 220 Па.

3. Определяем парциальное давление водяного пара в наружном и внутреннем воздухе по формуле (15) с учетом того, что = 55%:

е_в= 2197 ∙ 0,55 = 1208 Па;

Так как среднее за январь парциальное давление водяного пара =250 Па (таблица П2) больше давления насыщения водяного пара при средней за январь температуре Е_н = 220 Па,для дальнейших расчетов принимаем =220 Па.

4. Находим температуру, при которой из внутреннего воздуха начинает выпадать конденсат (точку росы). Для этого по таблице 14 определим температуру, при которой найденное парциальное давление водяного пара = 1208 Па является давлением насыщения, то есть при Е = 1208 Па t= 9,7 ^оС. Таким образом, точка росы t_р= 9,7^оС. Так как при температуре наиболее холодной пятидневки температура внутренней поверхности наружной стены τ_в= 17,3^оС (п.2.1.4) и внутренней поверхности наружного угла t_у=14,9^оС (п.2.1.4) выше, чем t_р = 9,7 ^оС:

τ_в= 17,3^оС >t_р= 9,7 ^оС;

t_у=14,9^оС >t_р = 9,7 ^оС,

можно быть уверенным в том, что выпадения конденсата на этих поверхностях не будет.

5. Определяем общее сопротивление паропроницанию наружной стены по формуле (16):

м^2.ч^.Па/мг.

6. Находим интенсивность потока водяного пара по формуле (17):

мг/(м^2.ч).

7. Определяем распределение парциального давления водяного пара по сечению стены при t_н=t_я= -11,8^оС:

Полученные результаты расчета сведем в таблицу П4:

Таблица П4

Сечение	Температура, °С	Давление насыщения, Па	Парциальное давление, Па
внутренний воздух	19,0
внутренняя поверхность	17,7
	17,6
	14,2
	1,5
	-11,1
наружная поверхность	-11,4
наружный воздух	-11,8

То, что в сечении между наружной штукатуркой и утеплителем парциальное давление водяного пара превысило максимально возможную величину для соответствующей температуры (давление насыщения), свидетельствует о возможности конденсации водяного пара в толще ограждения (сечение 4: 287 Па > 239 Па). Вопрос о необходимости дополнительной пароизоляции с внутренней стороны наружной стены должен быть решен на основе расчета требуемых сопротивлений паропроницанию ограждения между внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации по СП 50.13330.2012.

По полученным в таблице данным построим график (рисунокП3) распределения температуры, парциального давления и давления насыщения в сечении стены М 1:10, по температуре масштаб удобно принять таким, чтобы по вертикали график температуры занимал около 8-15 см. В нашем случае удобно принять в 1 см 5 ^оС. По парциальному давлению удобно принять масштаб в 1 см 100 Па. Допустимо, чтобы графики температуры и парциального давления накладывались друг на друга, т.к. они выполняются в разных шкалах. Можно каждый из трех графиков представить разными цветами.

Рисунок П3. К определению возможной конденсации в наружной стене