Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Строительных ограждающих конструкций



Главной причиной многочисленных повреждений, связанных с увлажнением конструкций здания, является в основном конденсация водяного пара. Спектр повреждений при этом простирается от небольшого образования плесени в углах помещений из-за пониженного термического сопротивления до полного увлажнения наружных стен. Для предотвращения конденсации водяного пара в наружных ограждениях необходимо, чтобы малопроницаемые слои располагались к внутренней поверхности ограждения, а более паропроницаемые слои – у наружной его поверхности.

В работах [1, 2] подробно описан процесс диффузии водяного пара. Причиной диффузии является разность парциальных давлений газов, входящих в состав воздуха. Между процессами диффузии газов и процессами теплопроводности имеется полная аналогия. Следовательно, все положения, на которых построены законы теплопроводности, вполне применимы для описания процессов диффузии.

Количество водяного пара, передаваемого путем диффузии в стационарных условиях через плоскую стенку согласно [2], определяется по формуле

, кг, (1.26)

где - масса диффундирующего пара, кг;

- упругости водяного пара с внутренней и наружной стороны ограждения, соответственно, Па;

- площадь стены, м2;

- время, ч;

- коэффициент паропроницаемости, мг/м·ч·Па;

- толщина стены, м.

При диффузии водяного пара через слой материала последний оказывает сопротивление потоку пара. Это сопротивление называется сопротивлением паропроницанию, которое определяется по формуле

, м2·ч·Па/мг. (1.27)

Упругость водяного пара, диффундирующего через ограждение, понижается от величины до величины из-за сопротивления паропроницанию. При этом в ограждении, состоящем из одного материала, падение упругости водяного пара происходит по прямой линии. В слоистом ограждении линия падения упругости водяного пара является ломаной, причем более интенсивное падение происходит в слоях, состоящих из малопроницаемых материалов. Для построения линии упругости водяного пара в слоистом ограждении необходимы величины упругости водяного пара на границах слоев ограждения. Упругость водяного пара на границах слоев ограждения определяется по формуле

, Па, (1.28)

где - упругость водяного пара на внутренней поверхности n-го слоя ограждения, Па;

- сумма сопротивлений паропроницанию n – 1 слоев ограждения, считая от его внутренней поверхности, включая и сопротивление влагообмену .

Рассмотренная выше методика расчета влажностного режима используется для описания процесса диффузии водяного пара при стационарных условиях. Расчет по определению конденсации влаги, согласно [2], производится графоаналитическим методом. Для этого в ограждении строится линия падения температуры. Далее по значениям температуры в сечениях определяются упругости насыщенного водяного пара (линия Е) и упругости водяного пара (линия е). Если линии Е и е не пересекаются, то конденсация водяного пара не происходит. Если же эти линии пересекаются, то это означает, что в ограждении возможна конденсация водяного пара.

 

 

Рисунок 1.5 - Графики изменения упругости водяного пара (е)

и упругости насыщенного водяного пара (Е) в толще ограждения

 

Согласно [3] допускается выпадение конденсата в ограждениях, а ограничивается лишь в них накопление влаги за годовой период эксплуатации здания и за период с отрицательными температурами. Поэтому при использовании графоаналитического метода возникает необходимость в графическом построении зоны возможной конденсации.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что существующая методика расчета влажностного режима ограждающих конструкций довольна сложна и неудобна для практического применения.

В работе [4] был предложен новый инженерный метод расчета влажностного режима ограждающих конструкций – метод безразмерных характеристик.

Рассмотрим подробно данный метод.

Для этого условие отсутствия конденсации водяного пара в ограждающей конструкции математически сформулируем в виде неравенства

< , (1.29)

где - упругость водяного пара в ограждении, Па;

- упругость насыщенного водяного пара, Па, определяемая выражением

. (1.30)

Запишем неравенство (1.29) в безразмерном виде, вводя новые безразмерные переменные:

; , (1.31)

где - безразмерное сопротивление теплопередаче;

- безразмерное сопротивление паропроницанию;

- сопротивление теплопередаче ограждения до рассматриваемого сечения Х, м2·ºС/Вт;

- сопротивление теплопередаче глади ограждающей конструкции, м2·ºС/Вт;

- общее число слоев в строительной конструкции;

- число слоев до рассматриваемого сечения Х (m £ n);

- сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции.

Тогда неравенство (1.29) с учетом (1.31) примет следующий вид:

$ ; > 0, (1.32)

где - значение безразмерного сопротивления паропроницанию для состояния полного насыщения влажного воздуха водяным паром:

, (1.33)

где .

 

Формула (1.32) представляет собой математическую формулировку условия отсутствия конденсации водяного пара в ограждающих конструкциях, представленную в безразмерной форме.

На рисунке 1.6 представлена зависимость для определенных значений величин и область решения рассматриваемой задачи.

Рисунок 1.6 - Зависимость

 

Укажем последовательность выполнения расчета влажностного режима ограждающих конструкций с помощью метода безразмерных характеристик.

1. Определяются значения сопротивлений паропроницанию и термических сопротивлений отдельных слоев , входящих в строительную конструкцию.

2. По формулам (1.31) вычисляются значения безразмерных переменных Xi, Yi на границах слоев.

3. Для найденных значений Xi (i=1,2...n) определяются значения Yнi по формуле (1.33).

4. Проверяется выполнение неравенства (1.32) на границах слоев ограждения:

Yi>Yнi ; i=1,2...n. (1.34)

5. Если неравенство (1.34) выполняется, то конденсат в ограждении в зимний период выпадать не будет, и расчет на этом заканчивается.

6. Если неравенство (1.34) не выполняется, то требуется определить положение плоскости конденсации водяного пара. Для этого исследуем функцию на экстремум, полагая

. (1.35)

После дифференцирования получим трансцендентное уравнение следующего вида:

. (1.36)

Корнем данного трансцендентного уравнения является безразмерная координата, определяющая положение плоскости возможной конденсации водяного пара в строительной конструкции. Уравнение (1.36) решаем численным методом с помощью ПЭВМ.

Величина требуемого сопротивления пароизоляции определяется выражением

. (1.37)

В большинстве случаев плоскостью возможной конденсации водяного пара является наружная поверхность утеплителя. Поэтому значения Yнi и , используемые в формуле (1.37), следует определять для наружной поверхности теплоизоляции.

Для численной реализации метода безразмерных характеристик был разработан программный комплекс «Диффузия» [19].

В качестве примера приведем результаты расчета влажностного режима наружной стены из силикатного кирпича толщиной d1=0,51 м, утеплённой изнутри пенополистиролом толщиной d2=0,04м и защищённой гипсокартоном d3=0,0305 м. Как видно из рисунка, после нанесения слоя пароизоляции со стороны внутренней поверхности утеплителя в виде полиэтиленовой плёнки толщиной 0,32 мм, накопление влаги в стене происходить не будет.

Рисунок 1.7 - Результаты расчета влажностного режима

наружной стены:

----- без пароизоляции; -◦-◦-◦- с пароизоляцией

 

Однако, как показал опыт эксплуатации наружных стен, утепленных изнутри пенополистиролом, полностью избежать накопления влаги в стене не всегда удается. Это связано с возможными нарушениями пароизоляции в процессе строительства и эксплуатации здания. Поэтому данный вид утепления стен используется весьма редко.




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.