Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Паропроницаемость ограждающих конструкций и ее учет при проектировании наружных стен (обзор и анализ литературы) 8
1.1. Влияние переувлажнения материалов
на эксплуатационные свойства ограждений 8
1.2. Анализ нормативных документов по оценке паропроницания и переувлажнения ограждающих конструкций 14
1.3. Основные типы конструкций наружных стен 20
1.4. Основные закономерности диффузии водяного пара через ограждения 24
1.4.1. Влажный воздух и его
основные характеристики 24
1.4.2. Диффузия водяного пара
через ограждающие конструкции 26
1.5. Конденсация парообразной влаги в ограждающих конструкциях 30
1.5.1. Основные закономерности конденсации 30
1.5.2. Увлажнение и высушивание ограждающих конструкций конденсированной влагой при эксплуатационных воздействиях 34
1.5.2.1. Однослойные конструкции 34
1.5.2.2. Многослойные конструкции 37
1.6. Анализ процессов паропроницаемости ограждающих конструкций. Формирование цели и задач работы 39
Глава 2. Оборудование, приборы и методы экспериментальных исследований теплофизических параметров 41
2.1. Климатическая камера для теплофизических исследований 41
2.2. Измерительные комплексы теплофизических параметров 45
2.3. Размещение теплофизических датчиков на испытываемых фрагментах ограждений 48
Глава 3. Влияние температуры наружного воздуха на процессы конденсации парообразной влаги в наружных стенах 50
3.1. Однослойная ограждающая конструкция 51
3.2. Двухслойная ограждающая конструкция
3.2.1. Простая двухслойная стена 56
3.2.2. Двухслойная стена с тонким слоем штукатурки
3.3. Многослойная ограждающая конструкция 63
3.4. Основные выводы и результаты по главе 3 67
Глава 4. Влияние конструкции наружных стен на процессы конденсации в них парообразной влаги 69
4.1. Влияние взаимного расположения материальных слоев на процесс конденсации 70
4.2. Влияние соотношений между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию слоев ограждения на процесс конденсации 78
4.3. Влияние наружных облицовочных слоев на процессы конденсации парообразной влаги 87
4.4. Обобщение исследования по влиянию конструкции наружных стен на температуру начала конденсации в них парообразной влаги .
Результаты и выводы по главе 4 97
Глава 5. Разработка методов оценки снижения теплозащитных свойств наружных стен по количеству конденсата, накопившегося в стене за период увлажнения 101
5.1. Определение календарной продолжительности увлажнения наружной стены конденсированной влагой 101
5.2. Определение количества конденсата накопившегося в стене за период увлажнения 107
5.3 Расчет увеличения влажности утеплителя по количеству конденсата 112
5.4 Расчет снижения теплозащитных свойств утеплителя по количеству конденсата 113
Глава 6. Разработка «Рекомендаций по конструированию наружных стен с ограничением конденсации в них парообразной влаги» 114
Основные выводы по работе 119
Библиографический список
- Основные закономерности диффузии водяного пара через ограждения
- Измерительные комплексы теплофизических параметров
- Многослойная ограждающая конструкция
- Обобщение исследования по влиянию конструкции наружных стен на температуру начала конденсации в них парообразной влаги
Введение к работе
Актуальность работы. При проектировании теплозащиты наружных стен руководствуются действующими нормативными документами, основное внимание в которых уделено энергосбережению, то есть, снижению энергии на отопление зданий на стадии проектных решений.
Изменению теплозащиты наружных стен в процессе эксплуатации зданий, особенно снижению теплозащиты ограждающих конструкций в результате их увлажнения конденсированной влагой действующие нормы уделяют недостаточно внимания. Раздел «Защита от переувлажнения ограждающих конструкций» упомянутых нормативных документов выполняет лишь контрольную функцию «соответствия» или «не соответствия» требованиям норм. Раздел не содержит рекомендаций о правилах конструирования ограждающих конструкций с целью ограничения конденсации в них парообразной влаги.
Известно, что с увеличением влажности материалов снижается теплозащита наружных стен, усиливаются все виды коррозионных процессов, снижается их долговечность. Наиболее остро это проявилось в современных многослойных стенах, в силу чего закономерности увлажнения наружных стен конденсированной влагой приобретают особую актуальность.
Закономерности теплопередачи и диффузии парообразной влаги через наружные стены определяются аналогичными физическими процессами, однако, их учет для обеспечения теплозащиты или невыпадения конденсата имеет принципиальные различия. Так, сопротивление теплопередаче стены не зависит от взаимного расположения материальных слоев ограждения, в то время как конденсация парообразной влаги в ограждении в значительной степени определяется взаимным расположением материальных слоев и свойствами этих слоев. Однако влияние конструктивных параметров наружных стен на процессы конденсации парообразной влаги изучено недостаточно.
В связи с выше изложенным сформулированы цель и задачи работы.
Цель работы: установление закономерностей конденсации паро-образной влаги в основных конструктивных типах наружных стен и разработка на этой основе методов определения количества конденсата и изменения теплозащитных свойств ограждающих конструкций.
Задачи работы, которые необходимо решить для достижения цели:
1. Установить зависимость конденсации парообразной влаги в основных конструктивных типах наружных стен от температуры наружного воздуха (tН).
2. Установить зависимость конденсации парообразной влаги от кон-структивных параметров наружных стен;
3. Разработать методику определения количества конденсата, образующегося в наружных стенах за период увлажнения.
4. Разработать методику оценки изменения теплозащитных свойств наружных стен в зависимости от количества конденсата.
5. Разработать рекомендации по конструированию наружных стен с ограничением конденсации в них парообразной влаги.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Введено новое понятие, ранее не использованное в строительной теплофизике: температура начала конденсации парообразной влаги в ограждающих конструкциях (tНК). Установлено, что величина tНК численно равна максимальной температуре наружного воздуха (tН), при которой в сече-нии, ближайшем к наружной поверхности стены, как правило, на стыке утепли-теля и наружного облицовочного слоя, образуется плоскость конденсации;
2. Установлены закономерности образования конденсата в про-извольном сечении наружной стены и показано, что величина tНК определяется по зависимости разности между максимальной (Еi) и действительной (еi) упру-гостями водяного пара (Еi-еi) от tН для заданного сечения стены при пересечении с величиной разности (Еi-еi)= 0. Эти закономерности положены в основу разработанной методики по определению tНК;
3. Выявлено, что для каждого конструктивного решения наружной стены существует свое значение температуры начала конденсации парообразной влаги (tНК);
4. Введено новое понятие – обобщенный конструктивный параметр наружных стен, который представляет собой отношение сопротивлений паропроницанию к теплопередаче в относительных единицах для плоскости конденсации, и получена зависимость tНК от величины обобщенного конструк-тивного параметра, с ростом которого, снижается величина температуры начала конденсации.
Практическое значение работы:
1. Разработанные «Рекомендации по конструированию наружных стен с ограничением конденсации в них парообразной влаги» позволят проектным организациям конструировать наружные стены заданного уровня теплозащиты с одновременным ограничением накопления влаги, а для некоторых климатических районов и полного исключения ее конденсации в ограждении, что повысит эксплуатационные качества и долговечность ограждений.
2. Результаты исследований включены в методические указания «Разработка конструктивного решения наружных стен и обеспечение основ-ных параметров теплозащиты», предназначенные для широкого использования в подготовке студентов всех строительных специальностей.
Объект исследования: наружные стены жилых зданий массовой застройки.
Предмет исследования: конденсация парообразной влаги в основных конструктивных типах наружных стен.
Достоверность результатов, научных выводов и рекомендаций обеспече-на воспроизводимостью экспериментальных результатов, сходимостью расчет-ных и экспериментальных значений, использованием расчетных программ и сертифицированного испытательного оборудования, прошедшего госповерку.
Апробация работы.
Основные результаты исследований доложены на ежегодных научно-технических конференциях Казанского ГАСУ в Казани в 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 годах; на Академических чтениях РААСН по актуальным вопросам строительной физики в Москве в 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 годах; на Академических чтениях РААСН по актуальным проблемам строительного материаловедения в Казани в 2010 году; на Втором международном Конгрессе «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ. XXI ВЕК» III-ей научно-технической конфе-ренции «Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий» в Санкт-Петербурге в 2010 году; на XI-XIII Международных Симпозиумах «Энергоресурсоэффективность и энергосбере-жение» в Казани в 2010-2012 годах; на Шестой Всероссийской НТСК «Интенсификация тепло-массообменных процессов в химической технологии», посвященной 90-летию со дня рождения А.Г. Усманова, в Казани в 2010 году.
Работа выполнялась по плану фундаментальных НИР «Волжское региональное отделение PAACH» № 7.3.16 на 2013-2014 годы.
Публикации. Основное содержание исследований опубликовано в 14 пе-чатных работах, в том числе, в 7 печатных работах в изданиях из перечня ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы. Текст изложен на 133 страницах, содержит 59 рисунков, 23 таблицы. Список литературы – 130 наименований.
Основные закономерности диффузии водяного пара через ограждения
Атмосфера, которая окружает человека, представляет собой смесь различных газов, состав которых можно рассматривать как постоянный. Из постоянных составляющих 78% приходиться на азот N2, 21% на кислород СЬ, 0,03% углекислый газ ССЬ и остальное приходится на инертные газы [122]. К непостоянным составляющим частям воздуха относят водяной пар НгО, содержание которого может, изменяется от 0,2% вблизи экватора до 2,6% в северных широтах. Следовательно, на территории России атмосферный воздух содержит большое количество влаги, что, несомненно, влияет на эксплуатационные свойства материалов ограждающих конструкции и требует специального учета.
По закону Дальтона общее давление смеси газов или пара равно сумме парциальных давлений отдельных компонентов. Атмосферное давление воздуха состоит из парциальных давлений сухого воздуха и парциального давления водяного пара.
В ограниченном объёме воздуха при постоянной температуре парциальное давление водяного пара не может превышать некоторый предел, который получил наименование максимальной упругости водяного пара или давление насыщенного водяного пара Е. Значение максимальной упругости водяного пара изменяется в зависимости от температуры не линейно, а по закону параболы, резко возрастая при повышении температуры (рис. 1.6).
Содержание влаги в воздухе может быть выражено также через абсолютную влажность, которая характеризуется количеством влаги в граммах, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. По физическому смыслу абсолютная влажность представляет собой плотность водяного пара, г/м3.
По аналогии с парциальным давлением водяного пара существуют понятия: максимальная плотность водяного пара или плотность насыщенного пара, г/м3(Е); действительная плотность водяного пара, г/м3 (е). Из рис. 1.6 можно видеть, что максимальное значение абсолютной влажности воздуха также нелинейно возрастает при увеличении температуры.
Отношение действительной упругости (Па) или действительной плотности (г/м3) водяного пара е к максимальным значениям этих параметров Е характеризуют относительную влажность воздуха р: Ф=(е/Е)100,% (1.10)
В конкретном помещении с постоянной величиной е относительная влажность воздуха будет изменяться при изменении температуры, поскольку величина Е зависит от температуры в соответствии с рис. 1.6. При этом может наступить предел насыщения воздуха водяными парами, когда е=Е. Температура, при которой действительная упругость водяного пара е будет равна максимальной Е, получило наименование температура точки росы tp.
Зависимость максимального влагосодержания (плотности, г/м ) и максимальной упругости водяного пара (Па) от температуры воздуха На рисунке 1.7 дано графическое представление о температуре точки росы и объёмах конденсации влаги при понижении температуры воздуха в помещении с 25 С до 5 С при постоянной величине влагосодержания — 12,8г/м3 [5]. На рис. 1.7 показано, что при 25С относительная влажность воздуха в помещении составит 55,4%, а при 5 С возникают условия конденсации парообразной влаги, а объём конденсации составит 12,8-6,8=6г/м3.
Конденсация водяных паров в помещении с постоянным влагосодержанием (12,8г/м ) при снижении температуры воздуха с 25С до 5С
В порах материалов ограждающих конструкции проходят аналогичные процессы, и конденсация парообразной влаги происходит в тех сечениях стены, где Е будет равно е, то есть относительная влажность воздуха ф будет равна 100%.
Ограждающие конструкции обычно разделяют собой две атмосферы с разными температурами и влажностью. Так как почти все строительные материалы проницаемы для воздуха и газов, то через ограждения проникают водяные пары из атмосферы с большим их содержанием и упругостью в атмосферу с меньшим содержанием. Это явление носит название диффузия водяных паров через ограждение.
Процесс диффузии водяного пара через ограждающую конструкцию во многом аналогичен процессу теплопередачи (рис. 1.8). Следует отметить, что аналогия теплопередачи и диффузии водяного пара носит условный характер, она нарушается при конденсации водяного пара в ограждении [112, 115]. Из схемы рис. 1.8 и формулы (1.11) следует, что чем больше разность (ев-ец) или меньше Rno, тем больше количество парообразной влаги G проходит через ограждение. Это количество влаги и будет определять ее негативное воздействие на эксплуатационные свойства материалов. Однако, каких либо рекомендаций по ограничению количества диффундирующей влаги через ограждение в нормативной литературе [96, 98] не приводится. Если в процессе теплопередачи величина RTB (за счет разности температур (tB - тв)) регламентирована через коэффициент теплопередачи у внутренней поверхности ав (RTB=1/OIB), приведенный в нормативных документах [96, 98], то величина влагообмена у внутренней поверхности - RnB (за счет разности упругостей водяного пара ев- ев ) не регламентирована.
Измерительные комплексы теплофизических параметров
Современные конструкции наружных стен состоят из трех основных функциональных слоев: конструкционного, теплоизоляционного и облицовочного. Конструкционный слой обеспечивает прочность стены, теплоизоляционный слой - теплозащитные характеристики, а облицовочный - защищает стену от атмосферных воздействий и завершает декоративное оформление фасада.
Наряду с функциональными свойствами, каждый из перечисленных слоев в той или иной степени формирует процессы теплопередачи и паропрони-цания, поскольку материалы этих слоев имеют два теплофизических параметра: коэффициент теплопередачи ( X] ) Вт/(м-С) и коэффициент паропроницаемости ( Uj) мг/(м-ч-Па).
При проектировании наружных стен материальным слоям придается определенная толщина (8;) и слои обретают характеристики сопротивления теплопередаче RTj=Si/Xj (м2-С)/Вт и сопротивления паропроницанию Rni=8i/Uj (м"-ч-Па)/мг. Параметры (RT;) и (Rnj), в свою очередь, формируют распределение по сечению стены температур (т;), максимальной Е; и действительной (ej) упругости водяного пара и, в конечном счете, наличие (если Ej е;) или отсутствие конденсации (если Ej ej).
Таким образом, анализ влияния конструкций наружных стен на процессы конденсации в них парообразной влаги должен содержать анализ влияния на эти процессы следующих конструктивных параметров: - вид материального слоя и, следовательно, коэффициенты X и ц; - толщина слоя и, следовательно, RTj и Rnj; - взаимное расположение материальных слоев; - соотношения между RTj и Rnj по сечению ограждения; - свойства наружного облицовочного слоя. Определение вклада каждого конструктивного параметра и их сочетаний в процессы конденсации парообразной влаги является целью и содержанием данной главы.
На рис. 1.9 в первой главе было представлено распределение Tj, EJ И е; по сечению двух вариантов двухслойного ограждения с расположением теплоизоляционного слоя со стороны помещения (а) и с наружной стороны (б). Анализ этих данных показывает, что общее сопротивление теплопередаче ограждения (RTO) И общее сопротивление паропроницанию ограждения (Rno) не зависят от взаимного расположения слоев: RT0 = RT + RT2 = RT2 + RT (4.1) RHO-RII +RH RI + RII1 (4.2) С точки зрения энергосбережения и расчета теплопотерь, оба варианта двухслойного ограждения одинаковы и соответствуют требованиям СНиП 23-02-2003 [96] и СП 23-101-2004 [98].
С точки зрения паропроницаемости и возникновения конденсата, эти варианты различны. Первое различие заключается в величине температур на стыке слоев (сечения 1/2 и 2/1). В варианте а: т ш = -28,9С, в варианте б: т 2/\ =+18,2С. В соответствии с этими температурами различными оказываются значения максимальной упругости водяного пара в этих сечениях: по варианту а: Еи2 = 42 Па, по варианту б: Е2л = 2089 Па. По варианту а значение Е\/2 оказалось меньше значения ещ, что и определило появление конденсата на стыке слоев. Из этого следует, что взаимное расположение слоев стены не отражается на теплопотерях ограждения, но значимо влияет на процессы конденсации парообразной влаги.
В классической литературе по строительной теплофизике приводятся рекомендации по порядку расположения слоев в наружных ограждениях: «...необходимо маломаропроницаемые слои располагать у внутренней поверхности ограждения, а более паропроницаемые слои - у наружной его поверхности» [112, стр. 216]. Вариант б двухслойного ограждения по рис. 1.9 в точности следует этой рекомендации.
Для многослойных ограждений более применимыми оказываются рекомендации Роджера [84], в которых паропроницаемость слоев (Gsj) определяется как величина обратная сопротивлению паропроницанию слоя Rnj, то есть: Gsi = 1/ Rni = 1 /(5І / д0= щ I Si мг/(м2 -ч- Па) (1.18). Многослойное ограждение не будет накапливать конденсированную влагу, если величина паропроницаемости слоев возрастает от внутренней поверхности к наружной: GSB GSI GS2 ... GSH (1.19).
Паропроницаемость слоя является, так называемой, «пропускной способностью» слоя и если слои ограждения расположить в порядке возрастания «пропускной способности» от внутренней поверхности к наружной (формула 1.19), то можно ожидать беспрепятственного прохождения парообразной влаги через ограждение. Если неравенство (1.19) для конкретного ограждения не выполняется, то это указывает на проблемные сечения в расположении слоев или их «пропускной способности».
Продолжим анализ двухслойной ограждающей конструкции по рис. 1.9. Ограждение состоит из следующих слоев: 1 - минераловатной плиты УРСА (8, = 200мм; Х\ = 0,047 Вт/(м С); ц, = 0,5 мг/(м-ч- Па)); 2 - монолитного железобетона (5г= 100мм; А-2 = 2,04 Вт/(м С); р.] = 0,03 мг/(м-ч- Па)). В варианте а, парообразная влага проходит последовательно слои материалов: УРСА - железобетон, в варианте б: железобетон - УРСА. Значения паропроницания слоев: - УРСА: Gs, = ц, / 8, = 0,5/0,2 = 2,5 мг/(м2 -ч- Па); - железобетон: G$2 = Д2 / 82 = 0,3/0,1 = 0,3 мг/(м" -ч- Па); То есть, «пропускная способность» слоя УРСА равна 2,5 мг/(м"-ч- Па), а слоя железобетона - 0,3 мг/(м -ч-Па). При движении парообразной влаги из помещения к наружной поверхности стены в конструкции по варианту а -71 слой УРСА «пропустит» 2,5 мг влаги в час, которая затормозится перед слоем железобетона. Через слой железобетона будет проходить 0,3 мг влаги в час. В итоге, перед слоем железобетона будет накапливаться 2,5-0,3=2,2 мг/(м -ч- Па) и возрастет вероятность конденсации, особенно если сечение окажется в зоне низких температур. Конструкция стены варианта а определяется как проблемная.
Многослойная ограждающая конструкция
В процессе исследования определены зависимости (Е; - е,) от tn для каждого варианта конструкции «Л» и «С», а также соотношения между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию по толщине ограждений в относительных единицах (ERTJ/RTO К DRn/Rno)- Результаты расчетов представлены на рисунках 4.12-4.15. Зависимости (Е; - ej) от tii представлены не по всем сечениям ограждений, а только по тем, которые пересекают линию (Ej-e;)=0 или находятся вблизи этой линии. Полные таблицы зависимости (Ej - ej) от tH для конструкций «Л» и «С» даны в приложении. В ограждениях «Л» при малой величине сопротивления паропроницанию (Л-0,225) наблюдается только плоскость конденсации, образующаяся при температуре наружного воздуха -7С (рис. 4.12, сечение 7/8). С увеличением сопротивления паропроницанию облицовочного слоя (от Л-0,517 до Л-1,786) возникает зона конденсации, отмеченная в двух сечениях (7/8 и 6/7), рис. 4.12-4,13. Следует заметить, что конденсация парообразной влаги во втором слое начинается при низких температурах наружного воздуха (-22С, -28С, -31С), вероятность появления которых во многих регионах страны невысокая. В ограждениях «С» при малой величине сопротивления паропроницанию (С-0,082) плоскость конденсации образуется при tHK=-220C, а зона конденсации начинается при tn=-36 С (сечения 6/7 и 5/6), рис. 4.14. С увеличением сопротивления паропроницанию облицовочного слоя температуры образования плоскости конденсации возрастают, а зона конденсации распространяется на три сечения (6/7, 5/6 и 4/5). Например, для ограждения С-1,786 плоскость конденсации образуется при іц=-2 С, а зона конденсации в последующих сечениях образуются при -12С и при -20С соответственно. Следует обратить внимание на величину отрицательной разности давлений (Ej - ej) для исследованных конструкций «Л» и «С». Величина этой разности характеризует объем конденсированной парообразной влаги. В обоих типах исследованных стен отрицательная разность (Ej - ej) растет с увеличением сопротивления паропроницания облицовочного слоя. В ограждении «С» от ЮПа для С-0,082 до 251 Па для С-1,786, а в ограждении «Л» от 87 Па для Л-0,225 до 466 Па для Л-1,786. То есть, в ограждении «Л» величины разности (Е; - ej) почти в 2 раза выше, чем в ограждении «С», следовательно, количество конденсированной влаги в ограждении «Л» будет выше, чем в ограждении «С».
Причиной этого являются различные потоки парообразной влаги, проходящие через ограждение. Эти потоки в соответствии с формулой (1.11) обратно пропорциональны сопротивлению паропроницания всего ограждения Rno: G = (ев-ец)/ Rno, мг/(м2-ч) (1.11). Величина Rno ограждения «Л» (3-4 (м -ч- Па)/мг) оказалась в 2 раза меньше, чем у ограждения «С» (6-8 (м" -ч- Па)/мг), в соответствии с этим величина отрицательной разности (Ej - е;) в ограждении «Л» - в 2 раза больше.
Таким образом, количество конденсированной влаги в ограждении зависит также от величины его сопротивления паропроницанию Rno На графиках зависимости соотношений ERij/Rio к LRn/Rno отчетливо видно, как изменяются эти зависимости в ограждении при изменении соотношений между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию слоев. Для наглядности цветом выделены основные слои ограждения: конструкционные (кирпич толщиной 250 мм и 640 мм), теплоизоляционные (Rockwool толщиной 100 мм и 150 мм) и облицовочные (Ceresit СТ-190 толщиной 2,0 мм, 4,4 мм и 10,4 мм; эффективный кирпич толщиной 120 мм и 250 мм). По графикам соотношений можно оценить вклад слоев ограждения в теплозащиту, если рассматривать вертикальную ось RTJ/RTO И в паропроницаемость, если рассматривать горизонтальную ось ERn/Rno -91 Можно видеть, как изменяется относительный вклад слоев ограждения в теплопередачу и паропроницаемость, что и влияет на температуру начала конденсации.
Из анализа графиков на рис. 4.12-4.15 видно, что с увеличением сопротивления паропроницаемости облицовочных слоев, повышается температура начала конденсации. Из этого следует, что увеличивается продолжительность увлажнения и количество конденсата в ограждении. Эта тенденция отмечается как в ограждении «Л», так и в ограждении «С», что видно из табл. 4.9.
Из таблицы 4.9 видно, что при использовании конструкции наружных стен с облицовочным слоем из кирпича конденсация влаги начинается при плюсовых температурах наружного воздуха. В этих конструкциях продолжительность конденсации занимает значительную часть года и большим будет объем конденсата. Данные конструкции наружных стен (с облицовочным слоем из кирпича) оказываются наименее эффективными.
Обобщение исследования по влиянию конструкции наружных стен на температуру начала конденсации в них парообразной влаги
Таким образом, коэффициент теплопроводности утеплителя в СП-1 увеличится менее, чем на 0,5 %, что несущественно. В конструкции СТО-1 с учетом табл. 1.1 прирост коэффициента теплопроводности (А) на каждый процент прироста влажности (z) составит для пенобетона 12%. С использованием формулы 1.3 получим: Авл=А-(1+ WM -z/100)=A (1+1,4-12/100) =1,168А То есть, коэффициент теплопроводности утеплителя в СТО-1 увеличится почти на 17%, что существенно увеличит теплопотери через ограждение в зимний период. В результате исследований, проведенных в 5 главе, а также на основе полученных результатов, сделан вывод: величина температуры начала конденсации tHK является определяющим параметром для оценки календарной продолжительности конденсации парообразной влаги и количества конденсата. Количество конденсат в ограждении в значительной степени зависит от величины сопротивления паропроницанию конструкции наружной стены: с увеличением Rno снижается скорость диффузии парообразной влаги и, как следствие, уменьшается объем конденсата.
Величина Rno ограждения влияет также на величину tnK, что убедительно было показано в предыдущей главе (п. 4.3).
Результаты исследований, полученные в предыдущих главах работы, позволили сформулировать рекомендации по конструированию наружных стен с ограничением конденсации в них парообразной влаги.
В «Рекомендациях» разработан следующий алгоритм конструирования наружных стен: 1. Выбирается тип конструкции наружной стены (однослойная, двухслойная с тонким штукатурным слоем, двухслойная с вентилируемой воздушной прослойкой и т.д.) и материалы функциональных слоев. 2. Предварительно определяется сопротивление теплопередаче, которое должно превышать требуемое сопротивление теплопередаче. При этом, по возможности, обеспечивается нарастание паропроницаемости материальных слоев от внутренней поверхности стены до наружной поверхности стены. 3. На графике с координатами ERTj/RT0 и Rnj/Rno выстраивается траектория соотношений между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию для разработанной конструкции стены. При необходимости проводится коррекция траекторий соотношений изменением вида материала или толщины слоя. Цель коррекции - не допустить расположение траектории соотношений выше диагонали графика, что обеспечит величину tnK не выше -12С. 4. Определяется температура начала конденсации (tnK) разработанной конструкции. 5. Определяется календарная продолжительность увлажнения слоев конструкции наружной стены.
Методика выполнения всех пунктов алгоритма конструирования наружных стен изложена в предыдущих главах работы. В целях исключения повторения материалов предыдущих глав, в настоящей главе алгоритм конструирования представлен в виде примера. За основу принята ограждающая конструкция СТО-1 из примера 2 приложения 6 стандарта организации (РОИС) СТО 00044807-001-2006 [103].
Пример проектирования и расчета 1. Выбрана многослойная конструкция, состоящая из внутренней штукатурки, кладки из керамического эффективного кирпича, монолитного пенобетона с облицовочным слоем из керамического эффективного кирпича. Конструкция стены (СТО-1) приведена на рис. 3.6. 2. Сопротивление теплопередаче этой стены — Rro = 2,45( м с)/ Вт, что превышает требуемое для Самары RJO = сопротивление паропроницания -R,10=3,41 (м2-ч- Па)/мг. Паропроницаемость материальных слоев от внутренней поверхности до наружной выражается неравенством: 6 0,56 1,67 1, 17, что не соответствует представлениям о непрерывном нарастании паропроницаемости материальных слоев от внутренней поверхности стены до наружной. 3. Траектория соотношений ERTj/RT0 и ERnj/Rno конструкции СТО-1 представлена на рис. 4.5, б и можно видеть, что вблизи наружной поверхности траектория соотношений (точка В) лежит выше диагонали О-А. Это указывает на высокое значение tnK, что видно из графика на рис. 3.9.: -115 tine CTO-1 равна 0С. При этой температуре обнаруживается большая продолжительность периода конденсации (см. рис. 5.1) и большой объем конденсата - 631952 мг/м2, что видно из табл. 5.4. С целью снижения температуры начала конденсации (tm) и приведения паропроницаемости слоев в соответствии с неравенством (1.19) (в соответствие с нарастанием паропроницаемости слоев от внутренней поверхности к наружной) проведем коррекцию материальных слоев ограждения СТО-1. Заменим кирпич внутреннего слоя на монолитный железобетон той же толщины, а в целях сохранения теплозащитных качеств ограждения увеличим толщину слоя монолитного пенобетона с 0,15 м до 0,25 м. Скорректированная конструкция, назовем её СТО-2, имеет RTO=3,15(M2IC) /ВТ, что также выше RTO . RHO=:10,35(M -ч-Па)/мг. Для скорректированной конструкции (СТО-2) паропроницаемость материальных слоев будет соответствовать неравенству (1.19), за исключением слоя 1/2 (6 0,12), который находится в теплой зоне: 6 0,12 1,0 1,17 Траектория соотношений RTj / RT0 и ERn; / Rno для конструкции СТО-2 приведена на рис. 4.6, б. Из рисунка видно, что траектория соотношений не пересекает диагональ 0-А, что должно снизить величину температуры начала конденсации tm . 4. Температура начала конденсации tnK скорректированной конструкции ограждения СТО-2 определена в табл. 4.1 и на рис. 4.2. Она составляет tnK=-12C, что можно считать приемлемым решением (средняя температура наружного воздуха для Самары tn=-13.5C. 5. Календарная продолжительность увлажнения конструкции СТО-2 определяется из сопоставления годового хода температуры наружного воздуха для Самары и величины tnK, см. рис. 6.1.
