20

Лекция 8 Влажностный режим ограждений

1. Виды влаги

При эксплуатации зданий необходимо учитывать влажностное состояние конструкций, которое зависит от вида влаги. Рассматривают пять основных видов влаги.

1. Технологическая(строительная) – попадает в ограждение при строительстве (например, мокрые процессы кирпичной кладки, штукатурные работы и т.п.). Ее количество регламентируется ДСТУ на проведение соответствующих работ. Как правило за первые два года эксплуатации за счет усиленного обогрева помещений удается привести ограждение до нормативного влажностного состояния. Допускается некоторое превышение влагосодержания материала (, %) утеплителя внутри многослойной конструкции.

2. Атмосферная - выпадающая на наружных поверхностях ограждений в виде косого дождя, инея. За счет конструктивных решений карнизов, водосливов в окнах, отмостки у зданий удается предотвратить попадания этого вида влаги в ограждение.

3. Грунтовая – всасываемая капиллярами фундаментов и стен после утраты непроницаемости гидроизоляции. В неблагоприятных случаях такая влага может подниматься по стене на 2 – 4 м, что приводит к снижению теплозащитных свойств материала, появлению сырости на внутренних поверхностях, почернению и образованию грибков и т.п.

4. Конденсационная – увлажняющая внутреннюю поверхность в помещениях с повышенной влажностью.

5. Парообразная – диффундирующая (проникающая) сквозь ограждения отапливаемых помещений и при неблагоприятных условиях конденсирующая в их толще.

Первые три вида влаги учитываются при конструктивном решении здания, влияние последних двух определяются специальными расчетами.

2. Условия конденсации на внутренней поверхности

Для выявления возможности образования конденсата сначала определяют значения «точки росы» - . Конденсат может образовываться (при заданных параметрахии постоянном давлении), если температура на внутренней поверхности (), на поверхности в месте температуропроводного включения (), в углу () или на внутренней поверхности оконного стекла () меньше или равно значению. Подробно инженерный метод расчета изложен в [1].

Часто в зимний период конденсат образовывается на стояках холодного водоснабжения. Для предотвращения этого процесса (см. рис. 8.1) трубу необходимо закрыть утеплителем, который снаружи должен быть покрыт слоем пароизоляции (например, алюминиевой фольги).

стояк холодного водоснабжения

утеплитель

пароизоляция

Рис. 8.1 – Предотвращение конденсата на поверхности стояка холодного водоснабжения

2. Сорбционные процессы

Большинство строительных материалов способны поглощать влагу из окружающего воздуха. Процесс поглощения влаги из воздуха (сорбция) и обратная отдача (десорбция) как правило идут по разным законам, поэтому в ограждении может оказаться избыточное количество влаги. Графический пример набора и отдачи влаги материалом (w, %) при изменении относительной влажности воздухаприведен на рис. 8.2.

Рис. 8.2 – Изотермы сорбции влаги

2. Паропроницаемость ограждений

При разности парциальных давлений внутри и снаружи здания через ограждение при установившемся режиме проходит количество водяных паров,f, мг, определяемое по формуле

, (8.1)

где F –площадь, м², τ – время, ч.

Прохождение пара через ограждение зависит от сопротивления паропроницанию, , м²·ч·Па/мг, его отдельных слоев

. (8.2)

В формулах (8.1) (8.2) μ – коэффициент паропроницания материала, мг/(м∙ч∙Па), [2].

Поток водяного пара внутри ограждения в пределах толщины слоя, Р, мг/м², может быть определен следующим образом

. (8.3)

В инженерных расчетах конструкция проверяется по сопротивлению паропроницаемости следующим образом.

1. Устанавливается местонахождение плоскости возможной конденсации (ПВК). Она располагается на наружной поверхности утеплителя в многослойной или на 2/3 толщины от внутренней поверхности однородной однослойной конструкции. Эта плоскость условно делит ограждение на внутреннюю (до ПВК) и наружную (после ПВК) части.

2. Находится сопротивление паропроницанию внутренней () и наружной () частей.

3. Конструкция нормальна, если значениебольше или равно максимального из двух требуемых сопротивлений паропроницанию (,).

- из условий недопустимости накопления влаги га годовой период эксплуатации;

- из условия ограничения влаги за период с отрицательными температурами.

4.Если условие по пункту 3 не выполняется, то либо пересматривается конструкция внутренней части ограждения (увеличивается ), либо без изменения конструкции во внутреннюю часть перед утеплителем вводится дополнительный слой пароизоляции (с сопротивлением превышающим дефицит сопротивления ΔR).

В целом, задача расчета сводится к недопущению влаги в конструкцию или обеспечения условий естественного высушивания конструкции, когда возможность испарения превышает количество подводимой к ПВК влаги. Более подробно с расчетом по указанному алгоритму можно ознакомиться в [1].

2. Условия конденсации в толще ограждения

В инженерных расчетах применяется графоаналитический метод расчета (О.Е. Власова, К.Ф. Фокина), дающий общие представления о возможности образования конденсата внутри ограждения. Пример такого расчета приведен на рис 8.3, на котором представлена однородная однослойная конструкция.

τ_в

Е_в τ_н

е_в

зона конденсации

Е_н

е_н

Рис. 8.3 – Схема образования конденсата внутри ограждения

Сущность метода заключается в следующем.

1. Строится линия распределения температур в пределах толщины слоя (τ_в – τ_н).

2. По значениям температур строится линия распределения максимальных упругостей водяного пара (Е_в – Е_н), она криволинейна.

3. Строится линия действительной упругости водяного пара, прямая между е_в и е_н для однослойной конструкции и ломанная в многослойной. В последнем случае значение упругости на границах слоев определяется по формуле

_, (8.4)

где_-сопротивление паропроницанию внутренних конструктивных слоев, расположенных между воздухом помещения и плоскостью, в которой вычисляется значение парциального давления.

Если линия Е располагается выше линии е, то конденсата внутри ограждения не образуется.

4. Если линия Е пересекает линию е, то конденсат внутри ограждения образуется. Зона конденсации располагается между точками пересечения касательных, проведенных из точек со значениями е_в и е_н к линии Е.

Графический метод расчета может служить основой изучения общих закономерностей распределения влагосодержания в однородных ограждающих конструкциях для тех случаев, когда такое влагосодержание ниже предела сорбционного насыщения материала. Для конструкций из плотных материалов он не годится, поскольку конденсат может не наступить. В таких случаях необходимы дополнительные расчеты:

-по предельно допустимому состоянию увлажнения;

-по влажностному состоянию в нестационарных условиях.

Литература

1. Тимофєєв М.В., Носаль А.М. Теплотехнічні розрахунки і конструювання зовнішніх огороджень. – Макіївка, ДонДАБА, 2003. - 53. стор.

2. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - М.: Стройиздат,1982.

3. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. – М., Высш. школа. 1974.

Лекция 9