Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. И.В.Захарова, Н.А.Дьякова
.pdf20
6. ВЛАЖНОСТНОЕ СОСТОЯНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Влажностное состояние конструкций влияет на их теплозащитные свойства, поскольку теплопроводность увлажненных материалов больше, а сопротивление конструкции теплопередаче меньше. Увлажненная конструкция быстро разрушается от мороза, коррозии, биологических процессов. Особенно важно не допустить переувлажнения ограждающей конструкции в зданиях и помещениях с высокой влажностью внутреннего воздуха.
В атмосферном воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара. Количество влаги в граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха, называется абсолютной влажностью f, г/м3. Однако для расчетов пользуются не абсолютной влажностью, а величиной пар-
циального давления водяного пара e (иногда называемого упруго-
стью водяного пара), выражаемого в мм рт. ст. или Па. Парциальное давление возрастает по мере увеличения количества пара в воздухе.
Предельное значение парциального давления Е, мм рт. ст.
или Па, соответствует полному насыщению воздуха водяным паром. Значения Е для воздуха с различной температурой указаны в табл. 9.
Степень насыщения воздуха водяным паром определяет его относительная влажность φ – процентное отношение парциального давления водяного пара е в рассматриваемой воздушной среде к максимальному значению парциального давления Е, соответствующему температуре этой среды:
|
e |
(6) |
||
|
|
|
||
|
E 100% |
|||
|
||||
При охлаждении воздуха относительная влажность будет увеличиваться из-за уменьшения Е. При некоторой температуре максимальное значение парциального давления Е окажется равным фактическому парциальному давлению е, и относительная влажность будет равна 100% (наступает полное насыщение воздуха водяным паром).
При дальнейшем понижении температуры излишнее количество влаги будет конденсироваться. Температура, при которой наступает полное насыщение воздуха водяным паром, называется температу-
рой точки росы td.
Для предохранения от конденсации водяных паров на внутренней поверхности ограждений температура внутренней поверхности
21
ограждающей конструкции должна быть выше температуры точки росы внутреннего воздуха:
|
|
|
|
|
|
τint > td |
|
(7) |
||
Температуру |
внутренней поверхности |
наружных |
ограждений |
|||||||
τint, оС, определяют по формуле |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
int tint |
n ( tint text ) |
|
, |
(8) |
|
|
|
|
|
|
Ro int |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где n, t |
int |
, t |
ext |
, α |
int |
– то же, что в формуле (5а); |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Rо |
– то же, что в формуле (4). |
|
|
|||||||
Температуру точки росы внутреннего воздуха находят по табл. 9
при расчетной температуре tint и относительной влажности φв внутреннего воздуха исходя из фактического парциального давления во-
дяного пара ев во внутреннем воздухе: |
|
ев = 0,01·Ев·φв, |
(9) |
где Ев – парциальное давление, мм рт. ст. или Па, при полном насыщении воздуха водяным паром (по табл. 9) в зависимости от tint.
Расчетная температура tint и относительная влажность φв внутреннего воздуха принимаются: для гражданских зданий – по прил. 2, для производственных зданий – по [8, табл. 1.23].
Таблица 9
Значения максимального парциального давления водяного пара, мм рт. ст., для различных температур
(при атмосферном давлении 755 мм)
Для температур от 0 до -40 оС (надо льдом)
ºC |
E, мм |
|
ºC |
E, мм |
|
ºC |
E, мм |
|
ºC |
E, мм |
0 |
4,58 |
|
- |
- |
|
- |
- |
|
- |
- |
-1 |
4,22 |
|
-11 |
1,78 |
|
-21 |
0,7 |
|
-31 |
0,25 |
-2 |
3,88 |
|
-12 |
1,63 |
|
-22 |
0,64 |
|
-32 |
0,23 |
-3 |
3,57 |
|
-13 |
1,49 |
|
-23 |
0,58 |
|
-33 |
0,205 |
-4 |
3,28 |
|
-14 |
1,36 |
|
-24 |
0,52 |
|
-34 |
0,185 |
-5 |
3,01 |
|
-15 |
1,24 |
|
-25 |
0,47 |
|
-35 |
0,17 |
-6 |
2,76 |
|
-16 |
1,13 |
|
-26 |
0,42 |
|
-36 |
0,15 |
-7 |
2,53 |
|
-17 |
1,03 |
|
-27 |
0,38 |
|
-37 |
0,13 |
-8 |
2,32 |
|
-18 |
0,94 |
|
-28 |
0,34 |
|
-38 |
0,12 |
-9 |
2,13 |
|
-19 |
0,85 |
|
-28 |
0,31 |
|
-39 |
0,105 |
-10 |
1,95 |
|
-20 |
0,77 |
|
-30 |
0,28 |
|
-40 |
0,09 |
22
Продолжение табл. 9
Для температур от 0 до +40 оС (над водой)
ºC |
E, мм |
|
ºC |
E, мм |
|
ºC |
E, мм |
|
ºC |
E, мм |
0 |
4,58 |
|
- |
- |
|
- |
- |
|
- |
- |
1 |
4,93 |
|
11 |
9,84 |
|
21 |
18,65 |
|
31 |
33,7 |
2 |
5,29 |
|
12 |
10,52 |
|
22 |
19,83 |
|
32 |
35,66 |
3 |
5,69 |
|
13 |
11,23 |
|
23 |
21,07 |
|
33 |
37,73 |
4 |
6,10 |
|
14 |
11,99 |
|
24 |
22,38 |
|
34 |
39,9 |
5 |
6,54 |
|
15 |
12,79 |
|
25 |
23,76 |
|
35 |
42,18 |
6 |
7,01 |
|
16 |
13,63 |
|
26 |
25,21 |
|
36 |
44,56 |
7 |
7,51 |
|
17 |
14,53 |
|
27 |
26,74 |
|
37 |
47,07 |
8 |
8,05 |
|
18 |
15,48 |
|
28 |
28,35 |
|
38 |
49,69 |
9 |
8,61 |
|
19 |
16,48 |
|
28 |
30,04 |
|
39 |
52,44 |
10 |
9,21 |
|
20 |
17,54 |
|
30 |
31,82 |
|
40 |
55,32 |
7. ПРИМЕР РАСЧЕТА ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ НА КОНДЕНСАЦИЮ ВЛАГИ
Пример расчета 3
Определить из условий конденсации влаги допустимость применения наружных стен гаража в городе Топки Кемеровской области, рассчитанных в примере 2.
1. Исходные данные
Принимаем исходные данные те же, что в примере расчета 2.
2. Расчет
1. Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции рассчитано по формуле (3) в примере 2:
Rо= 1,4 (м2·оС/Вт ).
2. Температура на внутренней поверхности стены определяется по формуле (8):
int tint n ( tint text ) ; Ro int
int 10 10 ( 39 ) 6,0 C . 1,4 8,7
23
3. Допустимость применения данной конструкции по условиям конденсации влаги можно определить двумя способами.
Способ 1
Температуре внутреннего воздуха tint = +10 оС соответствует максимальное парциальное давление водяного пара Е =9,21 мм рт.ст.
Температуре на внутренней поверхности стены τint = +6,0 оС соответствует парциальное давление Е = 7,01 мм рт. ст. (табл. 9).
Предельную относительную влажность внутреннего воздуха, при которой начнется конденсация влаги на внутренней поверхности стены, находим по формуле (6) и сравниваем её с относительной влажностью внутреннего воздуха в помещении:
|
|
e |
100% ; |
|
|
||
|
|
E |
|
|
7,01 100% 76,1% ; 76,1% > 60%. |
||
|
9,21 |
||
Вывод: Поскольку относительная влажность воздуха в помеще- |
|||
нии не превышает 60%, на внутренней поверхности наружных стен не происходит конденсации влаги. Принятую в результате расчета конструкцию наружных стен допускается применять в данном здании.
Способ 2
Фактическое парциальное давление водяного пара в воздухе при tint = +10 оС и относительной влажности φв = 60% по формуле (9):
ев=0,01·Ев·φв;
ев=0,01·7,01·60 = 4,2 (мм рт. ст.)
Определяем по табл. 9 температуру воздуха, которой соответствует данное максимальное парциальное давление. Это и будет температура точки росы внутреннего воздуха, при которой начнется конденсация влаги на внутренней поверхности стены.
td = - 1,0 оС |
|
6,0 оС > - 1,0 оС; |
tint > td |
Вывод: Поскольку температура внутренней поверхности стены |
|
выше температуры точки росы, на внутренней поверхности стен не происходит конденсация влаги. Принятую в результате расчета конструкцию наружных стен допускается применять в данном здании.
24
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Климатические параметры холодного периода года
(по СНиП 23-01-99)
|
Температура воз- |
Продолжительность, сут, и сред- |
|
|
духа наиболее |
няя температура воздуха, оС, пе- |
|
Населенный пункт |
холодной пяти- |
риода со средней суточной темпе- |
|
дневки, оС, |
ратурой воздуха 8 оС |
||
|
обеспеченностью |
продолжитель- |
средняя темпе- |
|
0,92 |
ность |
ратура |
1 |
2 |
3 |
4 |
Абакан |
-40 |
225 |
-9,7 |
Архангельск |
-31 |
253 |
-4,4 |
Астрахань |
-23 |
167 |
-1,2 |
Барнаул |
-39 |
221 |
-7,7 |
Бийск |
-38 |
222 |
-7,8 |
Братск |
-43 |
249 |
-8,6 |
Брянск |
-26 |
205 |
-2,3 |
Владивосток |
-24 |
196 |
-3,9 |
Владимир |
-28 |
213 |
-3,5 |
Волгоград |
-25 |
178 |
-2,2 |
Вологда |
-32 |
231 |
-4,1 |
Воркута |
-41 |
306 |
-9,1 |
Воронеж |
-26 |
196 |
-3,1 |
Вятка |
-33 |
231 |
-5,4 |
Екатеринбург |
-35 |
230 |
-6 |
Иваново |
-30 |
219 |
-3,9 |
Ижевск |
-34 |
222 |
-5,6 |
Иркутск |
-36 |
240 |
-8,5 |
Казань |
-32 |
215 |
-5,2 |
Калининград |
-19 |
193 |
1,1 |
Калуга |
-27 |
210 |
-2,9 |
Кемеровская область |
|
|
|
Кемерово |
-39 |
231 |
-8,3 |
Киселевск |
-39 |
227 |
-7,3 |
Мариинск |
-40 |
235 |
-7,7 |
Тайга |
-39 |
240 |
-8,3 |
Топки |
-39 |
235 |
-8,2 |
Комсомольск-на-Амуре |
-35 |
223 |
-10,8 |
Краснодар |
-19 |
149 |
2 |
Красноярский край |
|
|
|
Красноярск |
-40 |
234 |
-7,1 |
Минусинск |
-40 |
225 |
-8,8 |
Курган |
-37 |
216 |
-7,7 |
25
Продолжение прил. 1
1 |
2 |
3 |
4 |
Курск |
-26 |
198 |
-2,4 |
Липецк |
-27 |
202 |
-3,4 |
Магадан |
-29 |
288 |
-7,1 |
Москва |
-28 |
214 |
-3,1 |
Мурманск |
-27 |
275 |
-3,2 |
Нижний Новгород |
-31 |
215 |
-4,1 |
Новгород |
-27 |
221 |
-2,3 |
Новосибирская область |
|
|
|
Болотное |
-39 |
231 |
-8,2 |
Новосибирск |
-39 |
230 |
-8,7 |
Омск |
-37 |
221 |
-8,4 |
Орёл |
-26 |
205 |
-2,7 |
Оренбург |
-31 |
202 |
-6,3 |
Пенза |
-29 |
207 |
-4,5 |
Пермь |
-35 |
254 |
-6,8 |
Петрозаводск |
-29 |
240 |
-3,1 |
Петропавловск-Камчатский |
-20 |
259 |
1,6 |
Псков |
-26 |
212 |
-1,6 |
Ростов-на-Дону |
-22 |
171 |
-0,6 |
Рязань |
-27 |
208 |
-3,5 |
Самара |
-30 |
203 |
-5,2 |
Санкт-Петербург |
-26 |
220 |
-1,8 |
Саратов |
-27 |
196 |
-4,3 |
Смоленск |
-26 |
215 |
-2,4 |
Сочи |
-3 |
72 |
6,4 |
Ставрополь |
-19 |
168 |
0,9 |
Тамбов |
-28 |
201 |
-3,7 |
Тверь |
-29 |
218 |
-3 |
Томск |
-40 |
236 |
-8,4 |
Тула |
-27 |
207 |
-3 |
Тюменская область |
|
|
|
Сургут |
-43 |
257 |
-9,9 |
Тюмень |
-38 |
225 |
-7,2 |
Улан-Удэ |
-37 |
237 |
-10,4 |
Ульяновск |
-31 |
212 |
-5,4 |
Хабаровск |
-31 |
211 |
-9,3 |
Челябинск |
-34 |
218 |
-6,5 |
Чита |
-з8 |
242 |
-11,4 |
Южно-Сахалинск |
-24 |
230 |
-4,3 |
Якутск |
-54 |
256 |
-20,6 |
26
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Расчетные параметры воздуха в помещениях зданий
(по СТО 00044807-001-2006)
|
|
|
|
|
Относительная |
|
|
|
Температура воздуха tint, °С |
влажность |
|||
Здания, помещения |
|
|
|
воздуха φ, % |
||
|
|
оптима- |
допусти- |
предлагаемая |
допусти- |
расчет- |
|
|
льная |
мая |
расчетная |
мая |
ная |
1. Жилые здания |
|
20-22 |
18-24 |
20 |
35-60 |
55 |
То же, в районах с температу- |
21-23 |
20-24 |
22 |
35-60 |
55 |
|
рой наиболее холодной пяти- |
|
|
|
|
|
|
дневки –31°С и ниже |
|
|
|
|
|
|
2. Детские дошкольные учреж- |
21-23 |
20-24 |
22 |
35-60 |
55 |
|
дения (раздевальная, спальня, |
|
|
|
|
|
|
туалет) |
|
|
|
|
|
|
То же, в районах с температу- |
22-24 |
21-25 |
25 |
35-60 |
55 |
|
рой наиболее холодной пяти- |
|
|
|
|
|
|
дневки –31°С и ниже |
|
|
|
|
|
|
3. Общественные, администра- |
|
|
|
|
|
|
тивные и бытовые, за исключе- |
|
|
|
|
|
|
нием помещений с влажными и |
|
|
|
|
|
|
мокрыми режимами: |
|
|
|
|
|
|
а) помещения, в которых люди |
20-22 |
18-24 |
23 |
35-60 |
55 |
|
в положении лёжа и сидя нахо- |
|
|
|
|
|
|
дятся в состоянии покоя и от- |
|
|
|
|
|
|
дыха; |
|
|
|
|
|
|
б) помещения, в которых люди |
19-21 |
18-23 |
22 |
35-60 |
55 |
|
заняты учебой, |
умственным |
|
|
|
|
|
трудом; |
|
|
|
|
|
|
в) помещения с массовым пре- |
20-21 |
19-23 |
20 |
35-60 |
55 |
|
быванием людей, |
находящихся |
|
|
|
|
|
преимущественно в положении |
|
|
|
|
|
|
сидя без уличной одежды; |
|
|
|
|
|
|
г) помещения с массовым пре- |
14-16 |
12-17 |
15 |
35-60 |
55 |
|
быванием людей, |
находящихся |
|
|
|
|
|
преимущественно в положении |
|
|
|
|
|
|
сидя в уличной одежде; |
|
|
|
|
|
|
д) помещения с массовым пре- |
18-20 |
16-22 |
17 |
35-60 |
55 |
|
быванием людей, |
находящихся |
|
|
|
|
|
преимущественно в положении |
|
|
|
|
|
|
стоя без уличной одежды; |
|
|
|
|
|
|
е) помещения для занятия под- |
17-19 |
15-21 |
15 |
35-60 |
55 |
|
вижными видами спорта |
|
|
|
|
|
|
27
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Конструктивные решения наружных стен из условий энергосбережения
Эскиз конструкции |
|
|
Состав слоёв |
Вид теплоизоляции |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
|
|
|
||
Навесные панели типа «сэндвич» |
||||
|
|
|
||
|
1, 3 – Стальной про- |
Пенополиуретан |
||
|
филированный лист |
плотностью |
||
|
δ = |
0,001 м; |
γ = 40 кг/м3 |
|
|
2 |
– теплоизоляция |
или |
|
|
|
|
|
γ = 50 кг/м3 |
|
|
|
||
|
1, 3 – Стальной про- |
Минераловатные |
||
|
филированный лист |
плиты |
||
|
δ = |
0,001 м; |
плотностью |
|
|
2 |
– теплоизоляция |
γ = 50-150 кг/м3 |
|
|
|
|
||
Навесные или несущие крупные панели |
||||
|
|
|
||
|
1 |
– Железобетон |
а) Пенополистирол |
|
|
γ = 2500 кг/м3 |
γ = 40 кг/м3; |
||
|
δ = |
0,10 м; |
б) плиты минерало- |
|
|
2 |
– |
теплоизоляция; |
ватные на битумном |
|
3 |
– железобетон |
связующем |
|
|
γ = 2500 кг/м3 |
γ =125-175 кг/м3 |
||
|
δ = |
0,05 м |
|
|
|
1 |
– Керамзитобетон |
а) Пенополистирол |
|
|
γ = 1600 кг/м3 |
γ = 40 кг/м3; |
||
|
δ = |
0,10 м; |
б) плиты минерало- |
|
|
2 |
– теплоизоляция; |
ватные на битумном |
|
|
3 |
– керамзитобетон |
связующем |
|
|
γ = 1600 кг/м3 |
γ =125-175 кг/м3 |
||
|
δ = |
0,05 м |
|
|
28
|
|
|
|
Продолжение прил. 3 |
1 |
|
|
2 |
3 |
|
Монолитные стены |
|
||
|
|
|
||
|
1 – Керамзитобетон |
а) Пенополистирол |
||
|
γ = 1200-1450 кг/м3, |
γ = 25-100 кг/м3; |
||
|
δ = |
0,3-0,5 м; |
б) плиты минерало- |
|
|
2 |
– |
теплоизоляция; |
ватные на синтетиче- |
|
3 |
– |
полимерная шту- |
ском связующем |
|
катурка по сетке, |
γ =125 кг/м3 |
||
|
δ = |
0,003 м |
|
|
|
1 |
– Керамзитобетон |
|
|
|
γ = 1200-1600 кг/м3, |
|
||
|
δ = |
0,16-0,2 м; |
|
|
|
2 |
– |
теплоизоляция; |
Заливочный |
|
3 |
– несъемная опа- |
пенополистирол |
|
|
лубка из железобе- |
γ = 40 кг/м3 |
||
|
тонных или керамзи- |
|
||
|
тобетонных скорлуп |
|
||
|
(γ =125 кг/м3), |
|
||
|
δ = |
0,08 м |
|
|
|
Самонесущие стены |
|
||
|
|
|
||
|
1 |
– Ячеистый бетон |
|
|
|
«Сибит», |
|
||
|
γ = 600-700 кг/м3, |
Пенополистирольные |
||
|
δ = |
0,35-0,4 м; |
плиты |
|
|
2 |
– теплоизоляция; |
γ = 25-100 кг/м3 |
|
|
3 |
– |
полимерная шту- |
|
|
катурка по сетке, |
|
||
|
δ = |
0,003 м |
|
|
|
1 |
– Полистиролбетон- |
|
|
|
ные блоки |
|
||
|
γ = 250-550 кг/м3, |
Пенополистирольные |
||
|
δ = |
0,3 м; |
плиты |
|
|
2 |
– теплоизоляция; |
γ = 25-100 кг/м3 |
|
|
3 |
– |
полимерная шту- |
|
|
катурка по сетке, |
|
||
|
δ = |
0,003 м |
|
|
29
|
|
|
|
Продолжение прил. 3 |
1 |
|
|
2 |
3 |
Несущие стены из кирпича |
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
– Кирпичная кладка |
а) Пенополистирол |
|
|
γ = 1600-1800 кг/м3, |
γ = 25-100 кг/м3; |
||
|
δ = |
0,25 или 0,38 м; |
б) плиты минерало- |
|
|
2 |
– |
теплоизоляция; |
ватные на синтетиче- |
|
3 |
– кирпичная кладка |
ском связующем |
|
|
γ = 1600-1800 кг/м3, |
γ = 100-125 кг/м3 |
||
|
δ = |
0,12 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
– |
Кирпичная кладка |
а) Пенополистирол |
|
γ = 1600-1800 кг/м3, |
γ = 40 кг/м3; |
||
|
δ = 0,38; 0,51; 0,64м; |
б) плиты жесткие |
||
|
2 |
– теплоизоляция; |
минераловатные на |
|
|
3 |
– |
полимерная шту- |
синтетическом свя- |
|
катурка по сетке, |
зующем |
||
|
δ = 0,003 м |
γ = 100-150 кг/м3 |
||
|
1- Кирпичная кладка |
а) Пенополистирол |
||
|
γ = 1600-1800 кг/м3, |
γ = 25-100 кг/м3; |
||
|
δ = 0,38; 0,51; 0,64м; |
б) плиты минерало- |
||
|
2 |
– теплоизоляция из- |
ватные на синтетиче- |
|
|
нутри помещения; |
ском связующем |
||
|
3 |
– деревянная |
γ = 70-125 кг/м3 |
|
|
обшивка δ = 0, 022 м |
|
||
|
по рейкам; |
|
||
|
4 |
– сухая гипсовая |
|
|
|
штукатурка δ = 0,01 м |
|
||
|
1 |
– Любая кирпичная |
Состав панели |
|
|
или панельная стена; |
«Полиалпан»: |
||
|
2 |
– облицовочные |
наружный алюминие- |
|
|
|
панели «Полиалпан» |
вый лист δ = 0,5 мм; |
|
|
толщиной 25 или 50 |
теплоизоляция – по- |
||
|
мм по деревянной |
лиуретан γ = 30 кг/м3, |
||
|
обрешетке 24х60 мм. |
λ = 0,029 Вт/м·оC; |
||
|
|
|
|
алюминиевая фольга |
|
|
|
|
δ = 0,05 мм |
|
|
|
|
|