2. Перевірка конструкції огородження на паропроникність

Вологовміст повітря в приміщеннях узимку звичайно більший, ніж зовнішнього. Внаслідок різниці парціальних тисків водяної пари і температури внутрішнього й зовнішнього повітря, а також через повітропроникність конструкцій, відбувається перенесення вологи через огородження. У багатьох випадках це призводить до нагромадження вологи усередині конструкції. Зволоження матеріалу огородження призводить до збільшення теплопровідності конструкції й перевитраті теплової енергії системами опалення. Крім того, вологі конструкції погіршують санітарно-гігієнічні умови в приміщеннях, а їхнє промерзання може викликати руйнування стін. У роботі необхідно перевірити конструкцію стіни, наведеної на рисунку 2.3, на паропроникність

Рисунок 2.3 Розріз розрахункової стіни

1 - декоративний шар, 2,4 - несучий шар, 3 - теплоізоляція.

Відповідно до [1] опір паропроникності, що обгороджує конструкції, R_пв, м² год Па/мг, у межах від внутрішньої поверхні до площини можливої конденсації повинна відповідати нерівності:

R_п.в > R ^тр_п1 і R^тр_п2 , (2.16)

де R^тр_п1, м² год Па/мг - необхідний опір паропроникності за умови неприпустимості нагромадження вологи в огородженні за річний період їхньої експлуатації. Значення цього опору визначається за формулою:

R^тр_п1 = (е_в – Е) R_п.н/(Е – е_н ), (2.17)

де R^тр_п2, м² год Па/мг - необхідний опір паропроникності за умови обмеження вологи в огородженні за період з негативними середньомісячними температурами зовнішнього повітря. Величина цього опору обчислюється за формулою:

R^тр_п2 = 0,0024Z_о (е_в – Е_о)/(ρ_про δ_{м Δ}W_ср + η ) (2.18)

У формулах 2.17 і 2.18 прийняті такі позначення:

е_в – пружність водяної пари внутрішнього повітря, Па, обумовлена за формулою 2.10. Для даного прикладу, е_в = 3477,Па.

R _п.н – опір паропроникності, м² год Па/мг, частини огородження, розташованої між зовнішньою поверхнею конструкції й площиною можливої конденсації. Значення цього опору визначається з виразу:

R _п.н = Σ(δ _i /μ _i), (2.19)

де  _i., δ _i - відповідно, коефіцієнти паропроникності кожного шару і його товщина, починаючи від зовнішньої поверхні до площини можливої конденсації. Для даного прикладу, R. _пн =0,125/ 0,17 м² год Па/мг;

е_н - середня пружність водяної пари зовнішнього повітря, Па, за річний період. Відповідно до Додатка 9, для міста Києва е_н= 880Па.

Z_о – тривалість періоду вологонагромадження, у добі, що приймається рівною періоду з негативними середньомісячними температурами зовнішнього повітря. З Додатка 9 Z_o= 120 доби.

Е_о – пружність водяної пари, Па, у площині можливої конденсації, що визначається при середній температурі зовнішнього повітря, t_н.о , за період з негативними середньомісячними температурами. У даному прикладі значення t_н.о= -3,75 ⁰С, знаходимо з додатка 9, а значення Е_о з формули (2.9).

Е_о = 479+(11,5+ 1,62 t _н.о)²= 508,4 Па;

ρ₀ - щільність матеріалу теплоізоляції, Кг/м³. Відповідно до додатка 3 ρ₀ = 50.

δ_м - товщина теплоізоляції, м. Відповідно до наших розрахунків δ_м = δ_опт = 0,03м

_ΔW_ср – гранично припустиме збільшення розрахункового масового відношення вологи в матеріалі теплоізоляції, %, за період вологонагромадження, Z. Знаходимо з додатка 8 для скловолокна _ΔW_ср = 3,0%;

Е - пружність водяної пари, Па, у площині можливої конденсації пари за річний період експлуатації огородження. Її значення визначаємо із залежності:

Е = (Е₁Z₁+ E₂Z₂+ E₃Z₃)/12 (2.20)

де Е₁, Е₂, Е₃, - пружності водяної пари, Па, відповідно зимового, весняно-осіннього й літнього періодів року. Значення пружності водяної пари у площині можливої конденсації визначаємо за температурою зовнішнього повітря, t_i , у відповідний період року;

Z₁, Z₂, Z₃, - тривалість місяців зимового, весняно-осіннього й літнього періодів у добі. Для Києва, з додатка 9 виписуємо Z₁= 2сут; Z₂= 3сут; Z₃= 7сут і значення середньої температури зовнішнього повітря, t_i , за періодами року t₁ = ─ 5,5⁰С; t₂ = ─ 0,93⁰С; t₃ = 14,3⁰С

Температури в площині можливої конденсації, τ_i,, для холодного, перехідного й теплого періодів визначаються за формулою:

τ_i = t_в – (1/α_в+ Σ δi/λi)(t_в – t_i)/ R_опт (2.21)

Для літнього періоду року температуру в площині можливої конденсації

варто приймати не нижче середньої температури зовнішнього повітря, а пружність водяної пари усередині приміщення, е_в, не нижче середньої пружності водяної пари зовнішнього повітря за цей період.

Для нашого приклада, за формулою 2.9 визначаємо пружність водяної пари у площині можливої конденсації за періодами року:

Е₁=479+ (11,5+ 1,62 5,05)²= 897,5 Па

Е₂= 479+ (11,5+ 1,62 6,71)²= 979,4 Па

Е₃= 479+ (11,5+ 1,62 18,18)²= 2156 Па

При цьому значення середньорічної пружності водяної пари визначиться за формулою 2.20, як Е= ( 897,5( 2+ 979,4( 3+ 2156 ( 7)/12= 1652,1 Па

? - коефіцієнт, що визначаємо згідно з [1] за формулою:

η= 0,0024(Е_о-e _н.о)Z_o/R _п.н., (2.22)

де е _н.о – середня пружність водяної пари зовнішнього повітря за період з негативними середньомісячними температурами, Па. З додатка 9, для даного приклада е _н.о= 430 Па.

Обчислюємо за формулою 2.17 значення необхідного опору паропроникності, R_п1^тр

R_п1^тр= ((3477- 1652,1)  0,735)/(1652,1- 880)= 1,737 м² год Па/мг

Якщо e_в < E, то R_п1^тр=0.

За формулою 2.18 обчислюємо значення необхідного опору R_п2^тр

R_п2^тр= 0,0024120 (3477- 508,4)/(50 0,03 3+ 30,72)= 24,13 м² год Па/мг

Визначаємо опір паропроникністю частини стіни, розташованої між внутрішньою її поверхнею й площиною можливої конденсації, R_п.в, м² год Па/мг.

R _п.в= Σ δ_i/µ_i +(1-φ/100) (2.23)

У прикладі R _п.в=0.03/0.12+ 0.125/0.17+ 0.03/0.6+0.15= 1.85, м² год Па/мг, Тобто

R_п.в > R ^тр _п1, але R_п.в < R^тр_п2 Таким чином, опір паропроникності конструкції стіни згідно з формулою 2.16 не задовольняє вимогам.

Для виконання вимог необхідно збільшити опір паропроникності шляхом установлення перед теплоізоляцією пароізоляційного шару із загальним опором, _ΔR,м² год Па/мг. Значення опору додаткового шару пароізоляції визначається за формулою:

_ΔR = R^тр_п2 – R_п.в; ( 2.24 )

У прикладі _ΔR = 24,13 – 1,85 = 22,84 м² год Па/мг. За значенням _ΔR з Додатка 11 підбираємо пароізоляцію у вигляді поліетиленової плівки. Опір паропроникності, r, одного шару цієї плівки товщиною δ_п.і=0,16мм, згідно з додатком 11, дорівнює 7.3 м² год Па/(мг шт). Для забезпечення _ΔR необхідно встановити перед теплоізоляцією n₂ шарів плівки

n₂ = ΔR/r = 22,84/7.3 = 4 шт. (2.25)

Тоді загальна товщина пароізоляції δ_п.і = n₂ δ_п.і = 4 0,16 = 0,64 мм.