Расчет толщины утепляющего слоя

- удельный вес соответственно  наружного и внутреннего воздуха,  Н/м³, определяемый по формуле:

 

,                                                                                 (1.11)

 

где t - температура наружного или внутреннего воздуха как в разделе 1.1.

          

Тогда разность давлений равна:

 Па.

Требуемое сопротивление воздухопроницанию:

(м² · ч · Па)/кг определяем по формуле:

 

,                                                                          (1.12)

 

где R_u,i – сопротивление воздухопроницанию отдельного i - го  слоя ограждающей конструкции, (м² · ч · Па)/кг, принимается по прил. 6 [9]:

Так как  то ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям воздухопроницаемости.

 

Расчет стационарного температурного поля в ограждении

 

При проектировании и  выборе конструкций ограждения необходимо знать распределение температуры  в его толще и на поверхности. Это дает возможность определить условия конденсации влаги в  толще конструкции, правильно назначить  место расположения пароизоляционных слоев.

При стационарном режиме теплопередачи  через ограждения температура в любой плоскости x определяется по формуле:

,                                                                 (1.13)

 

где - сопротивление теплопередаче от внутренней среды до сечения х (м² · К/Вт).

Для построения графика  одномерного стационарного поля в ограждении достаточно определить t на поверхностях ограждения и в плоскостях соприкосновения слоев из разного материала:

Строим графики распределения  температуры в ограждении без  учета воздухопроницания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
0. 2.1. Проверка внутренней поверхности наружных ограждений на возможность конденсации влаги

Конденсация влаги из внутреннего воздуха на внутренней поверхности наружного ограждения, особенно при резких повышениях температур, является основной причиной увлажнения наружных ограждений. Для устранения такой конденсации влаги необходимо добиваться, чтобы температура на внутренней поверхности τ_вп , °С, и в толще ограждения превышала температуру точки росы τ_р , °С, на 2   3 °С, т.е. должно соблюдаться условие τ_вп > τ_р+ °С.

 

Расчет

а) Определяем температуру внутренней поверхности τ_вп :

    ,                                                      (2.1)

б) Температура точки  росы τ_р , °С, для данного состояния внутреннего воздуха t_в, °С, определяется по формуле:

                             (2.2)

где e_в – действительная упругость водяных паров, Па, определяется по величине относительной влажности воздуха в помещении по формуле:

,                                                                                     (2.3)

где - относительная влажность воздуха в помещении, %, для жилых помещений принимается 55 %;

- максимальная упругость водяного  пара, принимаемая по прил. 1 соответственно температуре воздуха помещения; для температуры   Па. Тогда:

 

в) Наиболее вероятно появление  конденсата влаги у наружных углов  стены, где  всегда ниже, чем на других участках внутренней поверхности ограждения , °С.

  ,   из графика                                            (2.4)

г) Сравниваем  и с : ,

следовательно, конденсат  на внутренней поверхности ограждения выпадать не будет.

 

2.2. Проверка  ограждения на паропроницание

 

месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Темпер	-17	-14,8	-7,9	1,4	8,0	14,4	16,9	14,3	8,0	-0,3	-8,3	-14,4
Упругость	200	190	290	520	740	1115	1370	1290	930	580	350	230

При разности парциальных  давлений водяных паров внутреннего и наружного воздуха в толще ограждения возникает поток водяного пара (диффузия), который направлен в сторону меньшего давления. Свойства материалов пропускать водяные пары называется паропроницаемостью.

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:

а) исходя из указаний норм о недопустимости систематического накопления влаги в ограждениях за годовой период в процессе эксплуатации по формуле:

,                                               (2.5)

б) исходя из условия ограничения  влаги в ограждающей конструкции  за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха по формуле:

,                                     (2.6)

В формулах (2.5) и (2.6):

- упругость водяного пара  внутреннего воздуха при расчетной  температуре и влажности воздуха, из (2.3) Па;

- средняя упругость водяного  пара наружного воздуха за  годовой период, по [7, прил.3, по графам 2 – 13]

 Па;

Е – упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле:

,          (2.7)

где Z₁, Z₂, Z₃ – определяются по [7, табл.1, графа 2  13] с учетом следующих указаний: зимний период включает месяцы со средними температурами воздуха ниже – 5 °С; к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от – 5, до + 5 °С, к летнему периоду – выше + 5 °С. Имеем:

Е₁, Е₂, Е₃ – упругости водяного пара, определяются по средним температурам зимнего, весенне-осеннего и летнего периода соответственно. Средние температуры наружного воздуха месячных периодов определяются по графам 2 13 табл.1 [7]. По этим температурам определяются температуры в плоскости возможной конденсации по формуле (1.12). И по этим температурам по приложению определяются Е:

Соответственно, упругости  водяного пара равны:

 

 

Тогда упругость водяного пара в плоскости возможных конденсаций  за годовой период:

.

Соответственно, сопротивление  паропроницанию:

- сопротивление паропроницанию  части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации:

                                                                                              (2.8)

Здесь - коэффициент паропроницаемости, принимаемый по табл. 1.

- продолжительность периода  влагонакопления, принимаемая равной  периоду с отрицательными среднемесячными  температурами наружного воздуха [7], сут.

- упругость водяного пара  в плоскости возможной конденсации,  Па, определяемая при средней  температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами,

- плотность материала увлажняемого  слоя, кг/м³, принимаемая равной по [4, прил. 3*];

- толщина увлажняемого слоя, принимаемая равной толщине теплоизоляционного слоя многослойной конструкции, т.е.

- предельно допустимое приращение  расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, принимаемое по [3, табл. 14*], ;

- определяется по формуле:

,             (2.9)

где - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, принимаемая равной

Тогда:

 и сопротивление паропроницанию:

Принимаем максимальным из двух сопротивлений паропроницанию.

Для многослойной ограждающей  конструкции  определяется как сумма сопротивлений паропроницанию всех слоев:

,                                       (2.10)

где - толщина слоя, м;

- коэффициент паропроницаемости, мг/м ∙ч ∙ Па, принимаемый по [4, прил. 3*].

 

Т.к. , то ограждение обладает достаточным сопротивлением паропроницанию.

 

3. Расчет конденсации влаги в толще ограждения

Расчет влажностного режима ограждения при стационарных условиях диффузии водяного пара производится графическим методом для периода с отрицательными и для периода с положительными температурами наружного воздуха.

Для выяснения вопроса, будет ли происходить в ограждении конденсация влаги или нет, необходимо построить линию падения упругости водяного пара е и линию падения максимальной упругости водяного пара Е. Вычерчиваются в масштабе сопротивлений паропроницанию вертикальный разрез и наносятся вычисленные е и Е.

Сопротивление паропроницанию ограждения (м² ∙ ч ∙ Па)/мг определяется по формуле:

,       (2.11)

где - сопротивление влагообмену у внутренней поверхности ограждения (м² ∙ ч ∙ Па)/мг; приближенно может быть определено по формуле:

,       (2.12)

Здесь - сопротивление влагообмену у наружной поверхности принимаемый равным 0,01333 (м² ∙ ч ∙ Па)/мг.

По приложению 3 [7] принимается  значение как среднее за зимний период, - вычисляется в 2.1, Упругость водяного пара в любом сечении толщи ограждения е_х вычисляется по формуле:

,      (2.13)

где - сумма сопротивлений паропроницанию слоев ограждения от внутренней поверхности до рассматриваемой плоскости х, (м² ∙ ч ∙ Па)/мг.

Вычисляем и , наносим на график и соединяем со штриховой линией:

Для построения линии  падения максимальной упругости Е сначала вычисляют температуры на границах слоев ограждения, по формуле:

,        (2.14)

где - средняя температура воздуха за соответствующий период, для периода с отрицательными температурами , для периода с положительными температурами .

Тогда для периода  с отрицательными температурами:

По вычисленным температурам по прил. 7 определяется Е, который наносим на график:

 

Для периода с положительными температурами:

 

 

 

Тогда упругости водяного пара:

Т.к. в период отрицательных  температур линии е и Е пересекаются, то может иметь место выпадение конденсата внутри ограждения. В этом случае из точек и проводим касательные к линии Е. Точки касания и выделяем зону конденсации влаги в ограждении. Линия - - - представляет собой линию действительного падения упругости водяного пара в ограждении.

При  наличии зоны конденсации необходимо определить количество влаги, конденсирующейся в ограждении при стационарных условиях диффузии водяного пара. Количество пара, поступающего к зоне конденсации из помещения, вычисляется по формуле:

,                                                                           (2.15)

где =3,146 - сопротивление паропроницанию от внутренней поверхности до границы зоны конденсации, (м² ∙ ч ∙ Па)/мг.