Влажностный режим ограждения

Контрольная работа по теплофизике Влажностный режим ограждения

• 1. Правило построения линии действительного изменения упругости водяного пара
• 2. Определение количества конденсации в ограждении по разности количеств водяного пара
• 3. Нормирование паропроницаемости ограждений
• Литература

1. Правило построения линии действительного изменения упругости водяного пара

Для построения линии действительного изменения упругости водяного пара в ограждении из точек на поверхностях ограждения, соответствующих е_в и е_н проводятся касательные к линии максимальной упругости водяного пара. Между точками касания будет находиться зона конденсации, т. е. та часть ограждения, в которой будет конденсироваться водяной пар.

2. Определение количества конденсации в ограждении по разности количеств водяного пара

Для получения реальной картины влажностного режима ограждения необходимо делать расчет по нестационарным условиям влагопередачи. Однако расчет по стационарным условиям является простым и может дать достаточно точный ответ на два вопроса:

1) каков будет годовой баланс влаги в ограждении, то есть, будет ли в нем происходить систематическое накопление влаги из года в год, или вся влага, сконденсировавшаяся в зимний период, успевает испариться из ограждения в течение летнего периода;

2) не произойдет ли переувлажнение материала, на поверхности которого будет конденсироваться влага.

Решения этих вопросов вполне достаточно для оценки влажностного режима конструкций в процессе проектирования зданий. При этом необходимо ограничить массу влаги, которая может дойти до плоскости конденсации в период влагонакопления, значением массы влаги, которая может уходить из конструкции в теплый период года. Для этого необходимо проверить, достаточно ли внутренние слои конструкции противостоят прохождению через них водяного пара, то есть, будет ли сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции больше минимального значения, необходимого для задерживания избыточного водяного пара. При ненакоплении влаги в толще конструкции из года в год должно соблюдаться условие, согласно которому масса приходящей к плоскости конденсации влаги должна равняться массе влаги, уходящей от плоскости конденсации:

M_приход = M_уход, то есть, и .

3. Нормирование паропроницаемости ограждений

Из этой формулы:

[м²· ч·Па/мг]

можно вывести уравнение для определения минимально допустимого (то есть требуемого) сопротивления паропроницанию, которое должна иметь внутренняя часть конструкции для того, чтобы годовой баланс влаги в ограждении был равен нулю.

Так как время диффузии пара и равно одному году, то и значения упругостей являются среднегодовыми. Исключение составляет величина е_в, которая является постоянной, так как зависит от температуры и относительной влажности внутреннего воздуха (, где Е_в — парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_в). Е_пвк = E — парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле:

где E₁, E₂, E_{3 -} парциальное давление водяного пара, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов.

Данные периоды определяются согласно следующим указаниям:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °C;

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

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 °C; z₁, z₂, z₃ — продолжительность, в месяцах, зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов года (z₁+z₂+z₃=12; е_н = е_нг — среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период; R_пн — фактическое сопротивление паропроницанию наружных слоев конструкции (от плоскости конденсации до наружной поверхности ограждения). При выводе второго требуемого сопротивления паропроницанию внутренних слоев конструкции нужно отталкиваться от того, что каждый материал имеет предельное значение влагонасыщения, достигая которое материал начинает резко терять свои теплотехнические свойства. Чтобы этого избежать, необходимо ограничить увлажнение материала предельно допустимым массовым приращением влаги ().

При этом необходимо отметить, что переувлажнение материала возможно только в период накопления влаги в конструкции. К такому периоду относятся дни со средней температурой воздуха, меньшей нуля. Максимальное значение массы влаги, которую может «безболезненно» впитать в себя некий материал,

.

Здесь — масса влаги, приходящей к плоскости конденсации в период влагонакопления, ; _- масса влаги, уходящей от плоскости конденсации в период влагонакопления,

.

Тогда .

С другой стороны,

где г - плотность материала увлажняемого слоя; д - толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции.

Значит

а .

Таким образом

.

Так как расчет увлажнения материала ведется для периода влагонакопления, то и упругости водяных паров рассчитываются именно для этого периода. При этом достаточно определять среднемесячные упругости водяного пара. Так, Е_пвк = Е_о — упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации для периода с отрицательными среднемесячными температурами; е_н = е_но — средняя упругость водяного пара наружного воздуха для периода с отрицательными среднемесячными температурами; и = z_о — продолжительность периода влагонакопления, принимаемая в сутках. Значения для большинства строительных материалов дается в %.

Таким образом, минимально допустимое сопротивление паропроницанию, которое должна иметь внутренняя часть конструкции для того, чтобы материал, на котором возможна конденсация влаги, не увлажнялся более предельного значения, может быть определено как

[м²· ч·Па/мг].

Необходимо обратить внимание на то, что для соблюдения размерности необходимо плотность материала переводить в мг/м³ (то есть домножать значение г в кг/м³ на 10⁶), переводить из процентов в доли единиц (то есть делить значение щ на 100%), а время подставлять в часах (то есть значение z_о, определенное в сутках, умножать на 24). При этом СНиП дает готовую формулу, в которой значения различных величин имеют те же размерности, что и в таблицах СНиПов:

где .

Определенные по представленным формулам сопротивления паропроницанию внутренних слоев конструкции необходимо сравнить с располагаемым сопротивлением R_пв. Если располагаемое сопротивление окажется больше, чем оба требуемых, то конструкция соответствует требованиям норм по паропроницанию. В противном случае необходимо принимать меры либо по увеличению фактического сопротивления, либо по уменьшению требуемых значений сопротивлений.

влажностный режим ограждение здание

1. М. А. Стырикович. Теплотехника и теплофизика. Экономика энергетики и экология. Воспоминания: М. А. Стырикович — Санкт-Петербург, Наука, 2002 г. — 320 с.

2. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии: — Москва, Техносфера, 2010 г. — 872 с.

3. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий: К. Ф. Фокин — Санкт-Петербург, АВОК-ПРЕСС, 2006 г. — 258 с.