Пример 1. Определить достаточность сопротивления паропроницанию слоистой кирпичной стены
А. Исходные данные
Таблица 1
№ | Наименование | Значение |
Место строительства | г. Воронеж | |
Условия эксплуатации | А | |
Зона влажности | сухая | |
Температура внутреннего воздуха | tint = +20 0С | |
Расчетная зимняя температура | text= -26 0С | |
Относительная влажность внутреннего воздуха | φint=55 % | |
Относительная влажность наружного воздуха наиболее холодного месяца | φext=83 % | |
Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения | αint=8,7 Вт/м2 • 0С | |
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждений | αext=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) /23/, 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 /22/ 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) /22/
(1)
- нормируемого сопротивления паропроницанию м 2• ч•Па/мг, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха) определяемого по формуле (17) /22/
(2)
где eint – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле (18) /22/
|
|
(3)
где Еint – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре tint, 0С, принимаемое по приложению (С) свода правил СП 23-101-04;
φint – 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) /22/
(4)
где Е1, Е2, Е3 – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации τс, 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 /24/ с учетом следующих условий:
а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 50 С;
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;
eext – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 7 /24/;
z0 – продолжительность, сут., периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по табл. 3 /24/;
Е0 – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемое по средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;
ρw – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3, в сухом состоянии;
δw – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м;
∆wav – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя слоя, %, за период влагонакопления z0;
ή – коэффициент, определяемый по формуле (20) /22/
(5)
где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемое по табл. 7 /24/.
Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по табл. 3 /24/, а значения температур в плоскости возможной конденсации τi, соответствующие этим периодам, по формуле (74) /23
(6)
где tint, 0C – расчетная температура внутреннего воздуха;
ti, 0C– расчетная температура наружного воздуха i – го периода, принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;
Rsi – 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) /23/
R0 = Rsi + R1 + R2 + …. Rn + Rse, (7)
Rse - термическое сопротивление теплоотдачи ограждающей конструкции, равное t
м2 0С/Вт;
R1, R2, и Rn - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, определяемые по формуле (6) /23/
(8)
где δi – толщина i-го слоя, м;
λi - коэффициент теплопроводности материала i-го слоя, определяемый по приложению (Д) /23/.
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
|
|
(м2 · 0С)/Вт.
Для соответствующих периодов года устанавливаем их продолжительность zi, мес, и среднюю температуру наружнего воздуха ti, 0С, а далее по формуле (6) для этих же периодов рассчитываем температуры в плоскости возможной конденсации τi 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) /23/ для tint = 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) /23/ 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 eext, Па, за годовой период, согласно табл. 7 /24/, 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 zо= 135сут.и его среднюю температуру ti = - 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 /22/ в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель (ρw = 100 кг/м3, γw = 0,1 м). Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале утеплителя, согласно табл. 12 /22/-03, составляет ∆waw = 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 /22/ определяем сопротивление пропроницанию 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 Rvp1 и Rvp2, 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 | tint = +20 0C | |
Температура холодной пятидневки | text = -320C | |
Относительная влажность внутреннего воздуха | = 55 0C | |
Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции | αint = 8,7Вт/м2 • 0С | |
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения | αext = 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) /22/
(1)
где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемое по табл. 7 /24/;
eint – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, рассчитываемое по формуле (18) /22/
(2)
где Еint – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре tint (принимается по приложению (С) /23/;
φint – относительная влажность внутреннего воздуха, %, принимаемая в соответствии с п. 5.9. /22/, равнается 55 %.
По формуле (2) рассчитываем действительное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха помещения
Па
Согласно табл. 3 /24/ устанавливаем месяцы со среднемесячными отрицательными температурами, а затем по табл. 7 /24/ 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. /22/ фактическое сопротивление паропроницанию вентилируемого покрытия (в пределах от внутренней поверхности до вентилируемой воздушной прослойки) должно быть не менее нормируемого сопротивления паропроницанию т.е.
Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции , согласно п. 13.5 /23/, равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев
(3)
где Rvp1, Rvp2 и Rvpn – сопротивления паропроницанию отдельных слоев ограждения, определяемые по формуле (79) /23/
(4)
где δ – толщина ограждающего слоя, м;
μ – коэффициент паропроницания материала слоя ограждения, принимаемый по приложению (Д) /23/. Для рассматриваемого примера он равен:
- для железобетона – μ = 0,11 мг/(м·ч·Па);
- для пенополистирола – μ =0,03 мг/(м·ч·Па).
Для листовых материалов численные значения сопротивления паропроницанию принимаются согласно приложения (Ш) /23/; для рубитекса м2·ч·Па/мг.
Используя формулу (3), вычисляем численное значение покрытия
м2·ч·Па/мг
В. Вывод
В связи с тем, что фактическое сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции = 10,43 м2·ч·Па/мг выше нормируемой величины м2·ч·Па/мг, следовательно, рассматриваемая конструкция удовлетворяет требованиям сопротивления паропроницания СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий».