Расчеты влажностного режима наружных ограждений на увлажнение их парообразной влагой

Контрольная работа по теплофизике Расчеты влажностного режима наружных ограждений на увлажнение их парообразной влагой

• 1. Почему в качестве расчетной температуры наружного воздуха в расчете влажностного режима ограждения принимают среднюю температуру наиболее холодного месяца?
• 2. Рациональный порядок расположения слоев в многослойном ограждении с точки зрения обеспечения оптимального влажностного режима
• 3. Вывести формулу для расчета требуемого сопротивления паропроницанию внутренних слоев ограждения из условия недопустимости накопления влаги из года в год
• 4. Сопротивления теплоотдаче у внутренней и наружной поверхности ограждения
• 5. Эффективность воздушной прослойки с точки зрения теплопередачи выше в перекрытии пола первого этажа над холодным подвалом, в чердачном перекрытии или в наружной стенке? Почему?
• Литература

1. Почему в качестве расчетной температуры наружного воздуха в расчете влажностного режима ограждения принимают среднюю температуру наиболее холодного месяца?

Для расчетов влажностного режима наружных ограждений на увлажнение их парообразной влагой необходимо знать температуры и влажности внутреннего и наружного воздуха. Температура и влажность внутреннего воздуха принимаются те же, что и для расчетов конденсации на внутренней поверхности ограждения. Температура наружного воздуха берется более высокой по сравнению с расчетной температурой для теплотехнических расчетов, так как процессы диффузии водяного пара протекают значительно медленнее процессов теплопередачи и для наступления стационарных условий диффузии требуется более продолжительное время. Поэтому при расчетах влажностного режима по стационарным условиям обычно принимается средняя месячная температура наиболее холодного месяца. Относительная влажность наружного воздуха берется также равной средней влажности наиболее холодного месяца.

2. Рациональный порядок расположения слоев в многослойном ограждении с точки зрения обеспечения оптимального влажностного режима

Основным конструктивным мероприятием для обеспечения ограждения от конденсации в нем влаги или уменьшения ее количества является рациональное расположение в ограждении слоев различных материалов. При грамотном проектировании конструкций необходимо, чтобы плотные, теплопроводные и малопроницаемые слои располагались у внутренней поверхности ограждения, а пористые, малотеплопроводные и более паропроницаемые слои — у наружной его поверхности. При таком расположении слоев в ограждении падение упругости водяного пара будет наибольшим в начале ограждения, а падение температуры, наоборот, в конце ограждения, что не только уменьшит возможность конденсации влаги в толще ограждения, но и создаст условия, предохраняющие конструкцию от сорбционного увлажнения. Если по техническим или конструктивным соображениям такое расположение материалов в ограждении невозможно, то для обеспечения его от внутренней конденсации применяют пароизоляционные слои, обладающие очень малой паропроницаемостью. Применение паронерпроницаемых стекла и металла для этой цели нерационально — стекла вследствие его хрупкости, а металла вследствие подверженности коррозии. Очень небольшую паропроницаемость имеют битумные мастики, лаки, смолы, масляная покраска, а также разного рода изоляционные бумаги (рубероид, пергамин, толь). Слои из таких материалов оказывают значительное сопротивление потоку водяного пара, проходящему через ограждение, уменьшают его количество и тем самым меняют характер падения упругости водяного пара в ограждении. Сопротивления паропроницанию пароизоляционных слоев, применяемых в наружных ограждениях, можно определить по табл. Пароизоляционный слой должен располагаться первым в направлении потока водяного пара, то есть оптимально — на внутренней поверхности наружного ограждения или за внутренним фактурным слоем. Главное, чтобы он был расположен не глубже той плоскости, температура которой равна точке росы внутреннего воздуха (иначе пар из внутреннего воздуха может конденсироваться на данной плоскости), и в любом случае до утепляющего слоя. При этом пароизолятор может и не устранять конденсацию пара в толще ограждения, но его основное предназначение — снижать количество конденсата до допустимых значений. Кроме этого, сокращается период, в течение которого в стене происходит конденсация.

Если пароизоляционный слой располагать на наружной поверхности ограждения, то влажностный режим его заметно ухудшается, так как при неизменности количества пара, поступающего в ограждение, снижается количество пара, уходящего из него в летний период. Иногда применяют конструкции с двумя пароизоляционными слоями — наружным и внутренним. Делается это для того, чтобы снизить приток пара изнутри помещения и защитить наружные слои от атмосферной влаги. В этом случае наружный пароизолятор может препятствовать уходу из конструкции строительной влаги, что заметно увеличивает влажность материалов ограждения. При утеплении окон на зимний период нужно следить за тем, чтобы утеплялись только внутренние переплеты, так как они в этом случае являются пароизолятором по сравнению с неутепленными наружными переплетами, что гарантирует наружное остекление от конденсации на нем влаги. В наружных стальных переплетах витрин магазинов специально для этой цели делаются отверстия, обеспечивающие вентиляцию витрин наружным воздухом и понижающие температуру внутренней поверхности стекол. Важно следить также за отделкой наружной поверхности и при реконструкции зданий. Например, если менять наружный фактурный слой с более пористого, на менее пористый (известковую штукатурку на цементную), то данные материалы значительно лучше предохраняют стену от атмосферных воздействий, но при этом влажностный режим ограждения может резко ухудшаться, так как более плотные слои, имея меньшую паропроницаемость, препятствуют выходу водяного пара из конструкции в летнее время. Это, в свою очередь, может быть причиной увлажнения материалов конструкции и понижения теплотехнических свойств стены и может приводить к намоканию ее внутренней поверхности.

3. Вывести формулу для расчета требуемого сопротивления паропроницанию внутренних слоев ограждения из условия недопустимости накопления влаги из года в год

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. Из этой формулы 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:

[м²· ч·Па/мг].

4. Сопротивления теплоотдаче у внутренней и наружной поверхности ограждения

Сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче часто объединяют общим названием сопротивлений теплообмена у внутренней и наружной поверхностей. Несмотря на то, что их численные значения малы по сравнению с сопротивлением теплопередаче (например, для стен Rв = 0,115, Rн=0,043 м2К/Вт), но они сопоставимы с термическими сопротивлениями материальных слоев (так, сопротивление 15-ти миллиметрового слоя сухой штукатурки приблизительно равно 0,08 м2К/Вт, а сопротивление глиняного кирпича составляет порядка 0,16 — 0,22 м2К/Вт). Для определения термического сопротивления ограждения необходимо знать коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих ограждение, а также размеры слоев. R не зависит от порядка расположения слоев, но другие теплотехнические показатели ограждения (теплоустойчивость, распределение температуры в ограждении и его влажностный режим) зависят, поэтому принято нумеровать слои многослойного ограждения, и нумерация ведется последовательно от внутренней поверхности ограждения к наружной. Пользуясь уравнением сопротивления теплопередаче ограждения можно определить толщину одного из его слоев (чаще всего утеплителя — материала с наименьшим коэффициентом теплопроводности), при котором ограждение будет иметь заданную (требуемую) величину сопротивления теплопередаче. Тогда требуемое сопротивление утеплителя можно вычислить как, где — сумма термических сопротивлений слоев с известными толщинами, а минимальную толщину утеплителя — так:. Для дальнейших расчетов толщину утеплителя необходимо округлять в большую сторону кратно унифицированным (заводским) значениям толщины того или иного материала. Например, толщину кирпича — кратно половине его длины (60 мм), толщину бетонных слоев — кратно 50 мм, а толщину слоев из иных материалов — кратно 20 или 50 мм в зависимости от шага, с которым они изготавливаются на заводах.

влажностный режим наружное ограждение

5. Эффективность воздушной прослойки с точки зрения теплопередачи выше в перекрытии пола первого этажа над холодным подвалом, в чердачном перекрытии или в наружной стенке? Почему?

В подвальном перекрытии теплоотдача выше, так как термическое сопротивление ниже, чем в потолке и стене, так как в конвекции Q= (r1-r2) *л/д; а в перекрытии подвала л=0, конвекция не происходит, так как тёплый воздух находится на верхней части перекрытия и Q₀=Q1 + Q3, так как Q2=0.

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.