Влажностное состояние ограждающих конструкций

 

В разделе 1.2 уже говорилось о том, что влажностное состояние конструкций влияет на их теплозащитные свойства, поскольку теплопроводность увлажненных материалов больше, а сопротивление конструкции теплопередаче меньше. Кроме того, увлажненная конструкция быстро разрушается от мороза, коррозии, биологических процессов. Поэтому 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 парциального давления водяного пара e (иногда называемого упругостью водяного пара), выражаемого в мм рт. ст. или Па. Эта величина дает представление о количестве водяного пара, содержащегося в воздухе, но оценивается это количество в единицах, измеряющих давление или энергию. По мере увеличения количества пара в воздухе возрастает и парциальное давление.

Предельное значение парциального давления Е, мм рт. ст. или Па, соответствует полному насыщению воздуха водяным паром. С повышением температуры воздуха величина Е увеличивается. 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:

 

 (6)

Если воздух с определенным влагосодержанием подвергнуть нагреванию, то его относительная влажность понизится, поскольку количество пара в воздухе, а следовательно, е останется неизменным, а предельное его значение Е увеличится с повышением температуры. Наоборот, 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 состояние полного насыщения охлажденного воздуха водяным паром.

· Температура, при которой наступает полное насыщение воздуха водяным паром, называется температурой точки росы t _р.

При дальнейшем понижении температуры излишнее количество влаги будет конденсироваться. В холодный период года температура внутренней поверхности ограждающих конструкций всегда ниже температуры внутреннего воздуха и может охладиться до температуры точки росы.

Для предохранения от конденсации водяных паров на внутренней поверхности ограждений температура внутренней поверхности ограждающей конструкции τ _в, ^оС, должна быть выше температуры точки росы t _р, ^оС, внутреннего воздуха:

τ _в > t _р (7)

 

Температуру внутренней поверхности наружных ограждений τ _в, ^оС, определяют по формуле

 

 _,                                     (8)

где n, t _в, t _н, α _в - то же, что в формуле (5);

R _о - то же, что в формуле (3).

Температуру точки росы внутреннего воздуха находят по табл. 9 при расчетной температуре t _в и относительной влажности φ _в внутреннего воздуха исходя из фактического парциального давления водяного пара е_в во внутреннем воздухе:

 

е_в= 0,01· Е_в · φ _в, (9)

 

где Е _в - парциальное давление, мм рт. ст. или Па, при полном насыщении воздуха водяным паром (по табл.9) в зависимости от t _в.

Расчетная температура t _в и относительная влажность φ _в внутреннего воздуха для зданий разного типа при проверке на конденсацию влаги принимается по прил. 2.

 

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

 

Для температур от 0 до +40 ^оС (над водой)

ºC E, ммºC E, ммºC E, ммºC 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

Пример расчета ограждающей конструкции на конденсацию влаги

Пример 3. Определить из условий конденсации влаги допустимость применения наружных стен гаража в городе Топки Кемеровской области, рассчитанных в примере 2.

А. Исходные данные

1) Расчетная температура наиболее холодных пяти суток t _н = -39 ^оС;

2) Расчетная температура внутреннего воздуха t _в = + 5 ^оС;

3) Относительная влажность внутреннего воздуха φ _в = 50%;

4) Влажностный режим помещения - сухой;

5) Зона влажности - сухая;

6) Условия эксплуатации - А.

 

Рис.4. Эскиз конструкции стены

 

Таблица 10. Теплотехнические характеристики материалов (по прил. 3* [1], при условии эксплуатации А)

Наименование материала          γ, кг/м³ прил.3*[1]        δ, м  λ, Вт/(м·^оС), прил.3*[1] ,

м2· оС/Вт
1.	Стальной профилированный настил	-	0,001	-	-
2.	Пенополиуретан	40	0, 05	0,04	1,25
3.	Стальной профилированный настил	-	0,001	-	-

Б. Порядок расчета

1. Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции рассчитано по формуле (3) в примере 2:

R _о = 1,4 (м²·^оС/Вт).

 

. Температура на внутренней поверхности стены определяется по формуле (8):

 

 

. Допустимость применения данной конструкции по условиям конденсации влаги можно определить двумя способами.

Способ 1

Температуре внутреннего воздуха +5 ^оС соответствует максимальное парциальное давление водяного пара Е = 6,45 мм рт.ст. (по табл. 9).

Температуре на внутренней поверхности стены +1,4 ^оС соответствует Е = 5,07 мм рт. ст. (там же, промежуточные значения определяем интерполяцией).

Предельная относительная влажность внутреннего воздуха, при которой начнется конденсация влаги на внутренней поверхности стены, находится по формуле (6):

 ; ; 78,6% > 50%.

Вывод: Относительная влажность воздуха в помещении не превышает 50%, следовательно, 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 t _в = +5 ^оС и относительной влажности φ _в = 50% по формуле (9):

е _в = 0,01· Е _в· φ _в; е _в = 0,01·6,45· 50 = 3,23 мм рт. ст.

 

Определяем по табл. 9 температуру, которая соответствует такому парциальному давлению. Это и будет температура точки росы внутреннего воздуха, при которой начнется конденсация влаги на внутренней поверхности стены.

t _р = -4,2 ^оС; τ _в = 1,4 ^оС > t _р = -4,2 ^оС.

 

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.

Приложение 1

Климатические параметры холодного периода года (по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»)

Населенный пункт	Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, оС,	Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, оС, периода со средней суточной температурой воздуха 8 оС
	обеспеченностью 0,92	продолжительность	средняя температура
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	22	-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 Киселевск Мариинск Тайга Топки	-39 -39 -40 -39 -39	231 227 235 240 235	-8,3 -7,3 -7,7 -8,3 -8,2
Комсомольск-на-Амуре	-35	223	-10,8
Краснодар	-19	149	2
Красноярский край Красноярск Минусинск	-40 -40	234 225	-7,1 -8,8
Курган	-37	216	-7,7
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 Барабинск Болотное Новосибирск	-39 -39 -39	230 231 230	-9 -8,2 -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 Тобольск Тюмень	-43 -39 -38	257 232 225	-9,9 -8,1 -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

 

Приложение 2

Расчетные параметры внутреннего воздуха

Помещения	Расчетная температура воздуха, оС						Относительная влажность воздуха, %
	в IА, IБ, IГ климатических подрайонах		в II, III климатических районах и IВ, IД климатических подрайонах		в IV климатическом районе

Жилые здания

При температуре наиболее холодной пятидневки выше -31 ^оС

18

55

При температуре наиболее холодной пятидневки ниже -31 ^оС

20

55

Общественные здания

Административно-конторские здания:

 

 

 

 

 - рабочие кабинеты, архив

18

18

18

50

 - вестибюль, зал собраний

16

16

16

50

Детские дошкольные учреждения

22

21

20

55

Школы, школы-интернаты, профессионально-технические учебные заведения

21

18

17

55

Средние специальные и высшие учебные заведения

18

18

18

50

Кинотеатры:

 

 

 

 

 - зрительный зал

18

18

18

50

 - фойе, кулуар

14

14

14

50

Клубы:

 

 

 

 

 - зрительный зал

20

20

20

50

 - читальный зал, кружковые

18

18

18

50

Театры:

 

 

 

 

 - зрительный зал

21

21

21

50

 - фойе, кулуар, буфет

18

18

18

50

 - сцена

22

22

22

50

 - артистические уборные

20

20

20

50

Предприятия обществ. питания:

 

 

 

 

 - буфет, закусочная, торговый зал

16

16

16

50

 - моечная

20

20

20

70

Библиотеки, архивы

18

18

18

50

Магазины:

 

 

 

 

- продовольственные

12

12

12

30-60

- непродовольственные

15

15

15

30-60

Спортивные залы:

 

 

 

 

- для зрителей (с местами)

18

18

18

50

- для зрителей (без мест)

15

15

15

50

- для физкультуры, классы для хореографии

18

18

18

50

Залы ванн крытых бассейнов

27

27

27

75

Бани:

 

 

 

 

 - раздевальная, ванная, душевая

25

25

25

75

 - купальный бассейн

26

26

26

75

 - мыльная

30

30

30

75

 - парильная русской бани

60-75

60-75

60-75

85

 - парильная финской сауны

60-120

60-120

60-120

85

Больницы:

 

 

 

 

 - палаты для взрослых

20

20

20

50-60

 - палаты для новорожденных

25

25

25

50-60

 - операционные

23

23

23

55-60

 - послеоперационные палаты

25

25

25

55-60

 - палаты хирургического профиля

26

26

26

35-55

Вокзалы:

 

 

 

 

 - пассажирский зал

18

18

18

50

 - вестибюль, коридор, тоннель

10

10

10

50

Гаражи:

 

 

 

 

 - помещение для хранения автомобилей

5

5

5

50

 - отдел главного механика, профилакторий

16

16

16

50

Примечания Для угловых помещений квартир и общежитий расчетная температура выше на 2 ^оС, для лестничной клетки в квартирном доме 16 ^оС. Расчетные параметры внутреннего воздуха в производственных зданиях рекомендуется принимать по табл. 1.23, с.58 [8].

                 

 

Приложение 3

Конструктивные решения наружных стен из условий энергосбережения

Эскиз конструкции	Состав слоёв	Вид теплоизоляции