Расчет ограждающих конструкций на паропроницаемость

Пример 1. Определить достаточность сопротивления паропроницанию слоистой кирпичной стены.

А. Исходные данные

Таблица1

№	Наименование	Значение
	Место строительства	г. Воронеж
	Условия эксплуатации	А
	Зона влажности	сухая
	Температура внутреннего воздуха	t_int = +20 ⁰С
	Расчетная зимняя температура	t_ext= -26 ⁰С
	Относительная влажность внутреннего воздуха	φ_int=55 %
	Относительная влажность наружного воздуха наиболее холодного месяца	φ_ext=83 %
	Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения	α_int=8,7 Вт/м² • ⁰С
	Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждений	α_ext=23 Вт/м²•⁰С

Б. Порядок расчета

Расчет ведется в соответствии с требованиями СНиП 23-02-03 и СП 23-101-04 методом сравнения фактического сопротивления паропроницанию рассматриваемого ограждения с нормируемым сопротивлением паропроницанию . При этом должно соблюдаться условие .

Используя приложение (Д) /8/ , определяем теплотехнические характеристики материалов ограждения, при условии эксплуатации ограждающей конструкции– А (табл. 2).

Таблица 2

Теплотехнические характеристики материалов ограждающей

конструкции

№	Наименование материала	γ₀, кг/м³	δ, м	λ, Вт/м · ⁰С	R, м²·⁰С/Вт	μ, мг/м·ч·Па

	Кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе		0,38	0,70	0,543	0,11

	Утеплитель – «Пенополистирол»		0,15	0,041	3,659	0,05
	Кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе		0,25	0,70	0,357	0,11

Согласно п. 9.1, примечание 3 /6/ плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью

утеплителя.

Сопротивление паропроницанию м²·ч·Па/мг, ограждающей

конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости

возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых

сопротивлений паропроницанию:

- нормируемого сопротивления паропроницанию м²·ч·Па/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период), определяемого по формуле (16) /6/

(1)

- нормируемого сопротивления паропроницанию м²•ч•Па/мг, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха) определяемого по формуле (17) /6/

(2)

где e_int – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле (18) /6/

(3)

где Е_int – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int, ⁰С, принимаемое по приложению (С) свода правил СП 23-101-04;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая равной 55 %;

Е – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле (19) /6/

(4)

где Е₁, Е₂, Е₃ – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации τ_с, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ – продолжительность, мес., зимнего, весенне-осеннего и

летнего периода года, определяемая по табл. 3 /7/ с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5⁰С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 ⁰С до плюс 5 ⁰С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 ⁰С.

– сопротивление паропроницанию, м²·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации;

e_ext – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 7 /7/;

z₀ – продолжительность, сут., периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по табл. 3 /7/;

Е₀ – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной

конденсации, определяемое по средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;

ρ_w – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³, в сухом состоянии;

δ_w – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м;

∆w_av – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя слоя, %, за период влагонакопления z₀;

ή – коэффициент, определяемый по формуле (20) /6/

(5)

где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемое по табл. 7 /7/.

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по табл. 3 /7/, а значения температур в плоскости возможной конденсации τ_i, соответствующие этим периодам, по формуле (74) /8/

(6)

где t_int, ⁰C – расчетная температура внутреннего воздуха;

t_i, ⁰C– расчетная температура наружного воздуха i – го периода,

принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;

R_si – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности

ограждения

м²·⁰С·Вт;

– термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;

R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждения,

определяемое по формуле (8) /8/

R₀ = R_si + R₁ + R₂ + …. R_n + R_se, (7)

R_se - термическое сопротивление теплоотдачи ограждающей

конструкции, равное _t

м² ⁰С/Вт;

R₁, R₂, и R_n - термические сопротивления отдельных слоев

ограждающей конструкции, определяемые по формуле (6) /8/

(8)

где δ_i – толщина i-го слоя, м;

λ_i - коэффициент теплопроводности материала i-го слоя,

определяемый по приложению (Д) /8/.

Используя данные табл.1, по формуле (7) определяем величину

общего термического сопротивления ограждающей конструкции R₀

R₀ = 0,115 + 0,543 +3,659 = 0,357 + 0,043 = 4,72 м² · ⁰С/Вт.

Термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от

внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет

(м^{2 · 0}С)/Вт.

Для соответствующих периодов года устанавливаем их продолжительность z_i , мес, и среднюю температуру наружного воздуха t_{i ,}⁰С, а далее по формуле (6) для этих же периодов рассчитываем температуры в плоскости возможной конденсации τ_i для климатических условий г. Воронежа:

_-зима (январь, февраль, декабрь), z₁ = 3 мес

t₁ = ⁰С

⁰С

- весна – осень (март, ноябрь), z₂ = 2 мес

t₂ = ⁰С

⁰С

- лето (апрель – октябрь), z₃ = 7 мес

t₃ = ⁰С

⁰С

По приложению (С) /8/ для t_int = 20^оС устанавливаем численное

значение Па, а далее по формуле (3) определяем давление

водяного пара внутреннего воздуха

Па

Для соответствующих периодов по найденным температурам (τ₁, τ₂, τ₃) определяем по приложению (С) /8/ максимальные парциальные

давления (Е₁, Е₂, Е₃) водяного пара: Е₁ = 372 Па, Е₂ = 606 Па, Е₃ = 1640 Па и далее по формуле (4) рассчитываем парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции:

Па

Вычисляем сопротивление паропроницанию , м²·ч·Па/мг, части

ограждающей конструкции, расположенной между наружной

поверхностью и плоскостью возможной конденсации.

м²·ч·Па/мг

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_ext, Па, за годовой период, согласно табл. 7 /7/, составляет 790 Па.

По формуле (1) определяем нормируемое сопротивление

паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации

м²·ч · Па/мг

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними

месячными температурами наружного воздуха сначала устанавливаем продолжительность этого периода z_о= 135сут. и его среднюю температуру t_i = - 6,3 ⁰С.

Определяем температуру τ₀, ⁰С в плоскости возможной конденсации для этого периода

τ₀ = ⁰С

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной

конденсации при τ₀ = - 4,05 ⁰С равняется Е₀ = 437 Па.

Согласно п.9.1 /6/ в многослойной ограждающей конструкции

увлажняемым слоем является утеплитель (ρ_w = 100 кг/м³, γ_w = 0,1 м).

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения

влаги в материале утеплителя, согласно табл. 12 /22/-03, составляет

∆w_aw =25 %.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода

месяцев с отрицательными средними месячными температурами, по

данным табл. 3 и 7 /24/ , равняется Па.

Рассчитываем коэффициент η по формуле (5)

По формуле (2) определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за

период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха

м²• ч• Па/мг

Согласно указаниям п.9.1 /6/ определяем сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности ограждающей

конструкции до плоскости возможной конденсации

В. Вывод

В связи с тем, что сопротивление паропроницанию части

ограждающей конструкции, расположенной между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью возможной конденсации = 7,45 м²·^·ч·Па/мг выше нормируемых значений R_vp₁ и R_vp_2, соответственно

равные 0,94 и 1,07 м²· ч· Па/мг, следовательно, рассматриваемая

ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий» по условиям паропроницания.

Пример 3. Расчетным путем определить удовлетворяет ли условиям

паропроницания конструкция покрытия, состоящая из следующих

конструктивных слоев, расположенных по порядку сверху вниз:

- гидроизоляционный ковер из рубитекса – 2 слоя;

- кровельная железобетонная панель толщиной – 35 мм;

- вентилируемая воздушная прослойка толщиной – 50 мм;

- утеплитель из пенополистирольных плит толщиной - 100 мм;

- пароизоляция из рубитекса – 1 слой;

- железобетонная плита перекрытия толщиной – 220 мм.

А. Исходные данные

Таблица

№	Наименование	Значение
	Место строительства	г. Казань
	Зона влажности	нормальная
	Температура внутреннего воздуха	t_int = +20 ⁰C
	Температура холодной пятидневки	t_ext = -32⁰C
	Относительная влажность внутреннего воздуха	= 55 ⁰C
	Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции	α_int = 8,7Вт/м² • ⁰С
	Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения	α_ext = 12 Вт/м²• ⁰С

Б. Порядок расчета

Расчет ведется в соответствии с требованиями СНиП 23-02-03

«Тепловая защита зданий» методом сравнения фактического сопротивления паропроницанию рассматриваемого ограждения с нормируемым сопротивлением паропроницанию .

Нормируемое сопротивление паропроницанию вычисляется по

формуле (21) /6/

(1)

где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными

температурами, определяемое по табл. 7 /7/;

e_int – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, рассчитываемое по формуле (18) /6/

(2)

где Е_int – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при

температуре t_int (принимается по приложению (С) /8/;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха, %,

принимаемая в соответствии с п. 5.9. /6/, равняется 55 %.

По формуле (2) рассчитываем действительное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха помещения

Па

Согласно табл. 3 /7/ устанавливаем месяцы со среднемесячными

отрицательными температурами, а затем по табл. 7 /7/ для этих месяцев определяем значения действительного парциального давления наружного воздуха, по которым рассчитываем величину среднего парциального

давления водяного пара наружного воздуха.

Для г. Казани к месяцам со среднемесячными отрицательными

температурами относятся: январь, февраль, март, ноябрь и декабрь, для

которых действительная упругость водяного пара наружного воздуха

составляет соответственно 2,1; 2,2; 3,4; 4,4; и 2,8 гПа.

Отсюда

гПа = 503 Па

Находим нормируемое сопротивление паропроницания по

формуле (1)

м²•ч•Па/мг

Согласно п.9.2. /6/ фактическое сопротивление паропроницанию вентилируемого покрытия (в пределах от внутренней поверхности до вентилируемой воздушной прослойки) должно быть не менее нормируемого сопротивления паропроницанию т.е.