Расчет сопротивления паропроницанию

Расчетная температура t_int = 20°С, и относительная влажность внутреннего воздуха j_int = 60 %.

Расчетная зимняя температура t_ext, °C, и относительная влажность наружного воздуха j_ext %, определяются следующим образом: t_ext и j_ехt принимаются соответственно равными средней месячной температуре и средней относительной влажности наиболее холодного месяца. Для Калининграда наиболее холодный месяц январь t_ext = -3,4°С, и j_ext = 85 % (согласно  СНиП 23-01-99)

Влажностный режим жилых помещений - нормальный; зона влажности для Калининград - нормальная, тогда условия эксплуатации ограждающих конструкций определяют по параметру Б (согласно СНиП 23-02).

Наружная многослойная стена состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности:

1)  Ивестково-песчаная штукатурка толщиной 15 мм, плотностью r₀ = 1600кг/м³ , l_Б =0,81 Вт/(м×°С), m = 0,12 мг/(м×ч×Па);

2) Кирпич глиняный толщиной 380 мм, плотностью r₀ = 1800кг/м³, l_Б =0,81 Вт/(м×°С),  m = 0,11 мг/(м×ч×Па);

3) Мембрана толщиной 0,5 мм, плотностью r₀ = 40кг/м³, l_Б = 0,040 Вт/(м×°С), m = 0,010 мг/(м×ч×Па);

4) Пенополистирол толщиной 50 мм, плотностью r₀ = 18кг/м³, l_Б = 0,04 Вт/(м×°С), m = 0,02 мг/(м×ч×Па);

5) Воздушная прослойка толщиной 70 мм, плотностью r₀ = 1,2929кг/м³ ,

l_Б = 1,5 Вт/(м×°С); m = 1мг/(м×ч×Па);

6) Алюкобонд толщиной 10 мм, плотностью r₀ = 2400 кг/м³ , l_Б = 238 Вт/(м×°С), m = 700 мг/(м×ч×Па);

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции равно

 м²×°С/Вт.

Сопротивление паропроницанию R_vp, м²×ч×Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых сопротивлений паропроницанию, определяемых по формулам (СНиП 23-02-2003):

R_vp1^req = (e_int - E)R_пн/(E - e_ext);

R_vp2^req = 0,0024z₀(e_int - E₀)/(r_wd_wD_av + h),

где e_int - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле

е_int = (j_int/100)E_int,

E_int - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int принимается по приложению С СП 23-101-2004:

 при t_int = 20 °С,  E_int = 2338 Па. Тогда при

j_int = 60 %,  e_int = (60/100)×2338 = 1402,8 Па;

Е - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле

Е = (Е₁z₁ + E₂z₂ + Е₃z₃)/12,

E₁, Е₂, Е₃ - парциальные давления водяного пара, Па, принимаемые по температуре t_i, в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃, - продолжительность, мес, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая с учетом следующих условий:

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

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

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 °С.

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по таблице 3 СНиП 23.01-99, а значения температур в плоскости возможной конденсации t_i, соответствующие этим периодам, по формуле

t_i = t_int - (t_int + t_i)(R_si + åR)/R₀,                (13)

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха °С, принимаемая равной 20 °С;

t_i - расчетная температура наружного воздуха i-го периода, °С, принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;

R_si - сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения, равное R_si = 1/a_int = 1/8,7 = 0,115 м²×°С×Вт;

åR - термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;

R_o - сопротивление теплопередаче ограждения, определенное ранее равным

R_o = 1,9553 м²×°С×Вт.

Определим термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации

åR = 0,015/0,81 + 0,38/0,81 +0,0005/0,040 + 0,05/0,04  = 1,7502 (м²×°С)/Вт.

Установим для периодов их продолжительность z_i, сут, среднюю температуру t_i, °С, согласно СНиП 23-01-99 и рассчитаем соответствующую температуру в плоскости возможной конденсации t_i, °С, по формуле для климатических условий Калинграда:

· зима (январь)

z₁ = 4мес;

t₁ = -3,4°С;

t₁ = 20 - (20-3,4)(0,115 +1,7502)/ 1,9553 = 4,16С;

· весна - осень (ноябрь, декабрь, февраль,март,):

z₂ = 4мес;

 [ 2,6-1,2-2,7-0,1]/4 = -0,35 °С;

t₂ = 20 - (20-0,35)(0,115 +1,7502)/ 1,9553 = 1,26С;

· лето (апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь):

z₂ = 7 мес;

t₂ = (6,2 + 11,5 + 15 + 17,4 + 16,6+12,8+7)/7 = 12,36°С;

t₂ = 20 - (20 + 12,36)(0,115 + 1,7502)/ 1,9553= -10,87°С.

По температурам (t₁, t₂) для соответствующих периодов определяем (по приложению С СП 23-101-2004): парциальные давления (E₁, Е₂, E₃) водяного пара: Е₁ = 822,6 Па, Е₂ = 669,4 Па, Е₃ = 239,6 Па и по формуле определим парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для соответствующих продолжительностей периодов z₁, z₂, z₃.

Е = (822,6+669,4×4 + 239,6×7)/12 = 430,6 Па.

Сопротивление паропроницанию R_vp^e, м²×ч×Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, определяется по формуле (79) СП 23-101-2004.

R_vp^e = 0,7/1,5+0,1/700 = 0,4668 м²×ч×Па/мг.

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха е_ехt, Па, за годовой период определяют по (СНиП 23-01-99 таблица 5а)

е_ext = (440+450+520+710+970+1290+1500+1490+1230+930+700+
+550)/12 = 898 Па.

Сопротивление паропроницанию части стены, расположенной между наружной поверхностью и ПВК, равно

R_пн = R_п4 = 0,7/1,5+0,1/700 = 0,4668 м²ч Па/мг.

По формуле (16) СНиП 23-02-2003 определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации согласно (СНиП 23-02-2003 (п. 9.1a))

R_vp1^req = (1402,8  – 430,6)× 0,4668/(430,6- 898) =-0,971м²×ч×Па/мг.

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию R_vp2^req из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берут определенную ранее продолжительность этого периода z₀, сут, среднюю температуру этого периода t₀, °C: z₀ = 195 сут, t₀ = 0,6 °С.

Температуру t₀, °С, в плоскости возможной конденсации для этого периода определяют по формуле (80) СП 23-101-2004

t₀ = 20 - (20 -0,6)×(0,115 + 1,7502)/ 1,9553 = 1,49 °С.

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной конденсации определяют по приложению С СП 23-101-2004 при t₀ = 1,49 °С равным Е₀ = 632,6 Па.

Согласно (СНиП 23-02-2003) в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель с плотностью r_w = r₀ = 18 кг/м³ при толщине g_w = 0,05 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале согласно (СНиП 23-02-2003) Dw_аv = 25%.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами, определенная ранее, равна e₀^ext =242,5 Па.

Коэффициент h определяется по формуле (20) СНиП 23-02.

h = 0,0024(437 – 242,5)162/1,18 = 15,12

Определим R_vp2^req по формуле (17) СНиП 23-02

R_vp2^req = 0,0024×162(1286 - 299)/(180×0,15×3 + 15,12) = 4 м²×ч×Па/мг.

Нормируемое значение R_vp определяется как:

R_vp=(0,510/0,1)+(0,10/0,02)+(0,0002/0,10)=10,102

При сравнении полученного значения R_vp с нормируемым устанавливаем, что R_vp > R_vp2^req > R_vp1^req.

10,102 > 4 > 0,0134

Следовательно, ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям СНиП 23-02 в отношении сопротивления паропроницанию.