Строительная теплофизика. Проверка на возможность конденсации влаги в толще наружного ограждения. Тема 11

Отсутствие конденсации влаги на внутренней поверхности не гарантирует ограждение от увлажнения, т.к. оно может происходить вследствие сорбции и конденсации водяных паров в толще самого ограждения. В большинстве случаев это и является причиной повышения влажности материалов ограждения.
В зимнее время температура воздуха с внутренней стороны ограждения бывает значительно выше температуры наружного воздуха.
Разность величин упругости водяного пара с одной и с другой стороны ограждения вызывает поток водяного пара через ограждение от внутренней его стороны к наружной стороне, (е внутреннего воздуха больше чем е наружного воздуха).
Это явление носит название диффузии водяного пара через ограждение. Таким образом, в зимнее время водяной пар диффундирует через ограждения из помещения наружу.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Одновременно с диффузией водяного пара через ограждение в обратном направлении, т.е. от наружной к внутренней стороне ограждения, диффундирует воздух. Причина диффузии воздуха - разность парциальных давлений газов, составляющих воздушную атмосферу, причем эти парциальные давления будут более высокими с наружной стороны ограждения.
Парциальные давления будут более высокими с наружной стороны ограждения из-за меньшего парциального давления водяного пара с этой стороны ограждения. В этом принципиальное различие между диффузией и воздухопроницаемостью.
В процессе проектирования и эксплуатации необходимо выполнять проверочные расчеты в следующей последовательности:
1. Вычерчивается конструкция ограждения в масштабе:
Построение начинаем от внутреннего воздуха к наружному.
2. Определяем R для каждого слоя.

Рисунок 1.
Конструкция ограждения в масштабе.

3. Рассматриваемую конструкцию условно разделяют на несколько вертикальных слоев и находят распределение температуры на границе каждого слоя в толще ограждения τxi ,°С при температуре наружного воздуха tХП(0,92)
τВП = tВ – (tВ – tН)⋅n⋅(RВ /R0Ф);
τ2 = tВ – (tВ – tН)⋅n⋅[(RВ +R1)/R0Ф];и т. д.
4. По известным значениям τ по таблице 16 EР определяют значения максимальной упругости водяных паров на границах слоев в толще ограждения и строится кривая Е.
5. Рассчитывают действительную упругость водяных паров е на границе каждого слоя, начиная от внутреннего воздуха к наружному
еВП(1) = еВ – (eВ – eН)(RВП /R0П);
e2 = eВ – (еВ – еН)⋅n⋅[(RВП +R1П)/R0П]; и т. д.

RВП = 0,0133 - сопротивление паропроницанию внутренней
поверхности;
RНП = 0,0266 - то же наружной поверхности;
eв = (ϕв/100)⋅Eв ,
eн = (ϕн/100)⋅Eн ,
где ϕв - относительная влажность внутреннего воздуха, т.1 или СНиП 41-01-2003;
ϕн - относительная влажность наружного воздуха, прил. 3, СНиП 23-01-99 Строительная климатология;
Eв - максимальная упругость водяных паров при tв (табл.16);
Eн - максимальная упругость водяных паров при tхп(0.92) (табл. 16).
Изменение действительной упругости водяных паров ех в толще ограждения показано кривой 3, графики изменения Ех и ех строятся в одном масштабе. Для ограждений из однородных материалов изменение упругости водяных паров е происходит по прямолинейной зависимости с понижением от ев до ен.

В результате анализа тепловлажностного режима ограждения могут встретиться два следующих случая:
а) отсутствие конденсации, и б) наличие конденсации.
а) б)

Если е и Е не пересекаются - значит конденсации водяного пара в толще ограждения нет (а); пересечение этих линий (б) свидетельствует о возможности конденсации водяного пара.
На влажностный режим наружных ограждений большое влияние оказывает порядок расположения слоев в них.
Чтобы уберечь ограждения от конденсации в нем влаги необходимо малопаропроницаемые слои располагать у внутренней поверхности ограждения, а малотеплопроводные более паропроницаемые слои - у наружной его поверхности.
Такое расположение слоев, кроме того, повышает и теплоустойчивость ограждения. В качестве таких слоев у внутренней поверхности ограждения, следует применять пароизоляцию из битума, керамическую плитку, цементную затирку и т.д. Избежать конденсации в толще удается не всегда и тогда применяют естественную и искусственную сушку ограждений в теплый период за счет инфильтрации и вентиляции.
Кроме того, на количество влаги большое влияние оказывают температура и влажность внутреннего и наружного воздуха, резко возрастает количество конденсата в ограждении.

Температура внутреннего воздуха имеет двоякое влияние: при сохранении постоянной ϕ количество конденсата возрастает при повышении температуры воздуха, т.к. при этом возрастает его абсолютная влажность; при постоянной абсолютной влажности воздуха с повышением его температуры, количество конденсата уменьшается.
С понижением tH количество конденсата в ограждении увеличивается. При наличии зоны конденсации необходимо определить ее границы, для чего из точек ев и ен проводятся касательные к линии Е.
Между точками касания С и Д находится зона конденсации.
В зоне конденсации определяем величину повышения весовой влажности материала ΔWi, %, и сравниваем её с нормативным значением ΔWcp, %, по СНиП 23-01-99 табл. 14*.
ΔWi = (ΔG/γув ⋅ σув(С-Д)) 100, %,
где γув - объемная масса материала увлажненного слоя, кг/м3, принимаемая по СНиП 23-01-99, прил.З*;
σув(С-Д) - толщина увлажненного слоя ограждения, м;

ΔG - количество конденсата в кг прошедшего за 1 час через 1м2 сечения ограждения, г/м2 , определяется по формуле:
ΔG = (GС − GД)⋅24⋅z ,
где z - продолжительность, zСУТ , периода влагонакопления, принимаем равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами, СНиП 23-01-99, т.1;
GС и GД - количество водяного пара в мг, прошедшего за 1 час через 1 м2 сечения ограждения, соответственно до и после зоны конденсации мг/м2ч, определяются по формулам:
где σВ-С - толщина слоя ограждения до зоны конденсации, м;
σД-Н - толщина слоя ограждения после зоны конденсации, м;
μХ - расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждения, по СНиП 23-01-99 пр.З*;

еB и еН – действительная упругость водяных паров;
RВП = 0,0133 - сопротивление паропроницанию внутренней поверхности; RНП = 0,0266 - то же наружной поверхности.
В многослойных ограждениях. Если зона конденсации находится в одном слое, проверка осуществляется только для данного слоя.
Если зона конденсации захватывает несколько слоев, то проверку на допустимую весовую влажность осуществляют для всех слоев по формуле:
ΔGX = ΔG (bЗ.К.i / bЗ.К ) ,
где ΔGX - расчетное количество конденсата в х - слое;
bЗ.К - ширина всей зоны конденсации по толщине ограждения, м;
bЗ.К.i - ширина зоны конденсации в i-том слое, м;
ΔG - расчетное количество конденсата, в кг, прошедшего за 1 час через 1 м2 сечения ограждения, г/м2.
Если при сравнении выполняется условие ΔWi < ΔWcp , то принятое ограждение соответствует требованиям влажностного режима, если нет, то необходимо принимать меры.