Решение

Предварительно рассчитаем термические сопротивления всех слоев:

м²С/Вт; м²С/Вт; R_int = 0,115 м²С/Вт;

R_ext = 0,043 м²С/Вт; R_o = R_ext + R_т + R_к + R_int = 2,0 м²С/Вт.

Результаты расчета, необходимые для графических построений, представлены в табл. 1.3 и 1.4.

Таблица 1.3

Расчетное распределение максимальной упругости водяного пара Е(t)

в толще стены при теплозащите с наружной стороны ( вариант 1 )

Наименование параметров	Ед. изм.	Численные значения параметров в характерных точках:
		Н	НП	Г	СР	ВП	В
Координата Х	м	0	0	0,05	0,305	0,56	0,56
Сопр. теплопер.,R(x)	м^2С/Вт	0	0,043	1,206	1,542	1,877	2,0
Температура, tx	С	-11,4	-10,72	7,53	12,8	18,1	20
Макс. упруг., Е(tx)	Па	229	243	1037	1479	2077	2338
Сопр. п/прон., Rp,Х	м^2чПа/мг	0	0,013	0,102	2,420	4,738	4,765

Таблица 1.4

Расчетное распределение максимальной упругости водяного пара Е(t)

в толще стены при теплозащите с внутренней стороны ( вариант 2 )

Наименование параметров	Ед. изм.	Численные значения параметров в характерных точках:
		Н	НП	СР	Г	ВП	В
Координата Х	м	0	0	0,255	0,51	0,56	0,56
Сопр. теплопер.,R(x)	м^2С/Вт	0	0,043	0,379	0,714	1,877	2,0
Температура, tx	С	-11,4	-10,72	-5,45	-0,19	18,1	20
Макс. упруг., Е(tx)	Па	229	243	386	601	2077	2338
Сопр. п/прон., Rp,Х	м^2чПа/мг	0	0,013	2,331	4,649	4,738	4,765

По результатам расчета построены графики распределения парциальных давлений для двух рассмотренных вариантов расположения теплоизоляционного слоя, показанные на рис. 1.5 и 1.6.

Линия Е графика рис. 1.5, построена на основании данных таблицы 1.3, а линия Е графика рис. 1.6 – на основании данных табл. 1.4. Линии распределения фактической упругости водяного пара ( линии е ) на этих графиках совершенно одинаковы. Они представляет собой прямые, соединяющие две точки: е_ext ( при R_p = 0 ) и е_int ( при R_p = ). Значения фактической упругости водяных паров во внутреннем и наружном воздухе е_ext = 187,8 Па и е_int = 1169 Па, использованные при построении линий е, рассчитаны по формулам (1.58) и (1.59).

Анализ этих графиков позволяет констатировать, что при наружном расположении теплоизоляционного слоя конденсация водяных паров, диффундирующих через толщу данной многослойной конструкции, в принципе не возможна, так как линии Е и е не пересекаются ни в одной точке. Напротив, при расположении тепловой изоляции с внутренней стороны той же стены, конденсация водяного пара внутри данной конструкции весьма вероятна, так как указанные линии пересекают друг друга. Плоскость возможной конденсации при этом находится непосредственно на границе между конструктивным и теплоизоляционным слоями.

Рис. 1.5. Распределение парциальных давлений Рис. 1.6. Распределение парциальных давлений

в толще стены при наружном расположении в толще стены при внутреннем расположении

теплоизоляционного слоя теплоизоляционного слоя

Следовательно, для полного исключения возможности конденсации водяного пара в толще многослойных ограждающих конструкций необходимо при их конструировании наиболее плотные и теплопроводные конструктивные слои с увеличенным сопротивлением паропроницанию располагать с теплой стороны, а более легкие теплоизоляционные слои с небольшим сопротивлением паропроницанию – с холодной.

Указанный порядок расположения слоев является рациональным как с точки зрения соблюдения условий антиконденсации, так и с точки зрения улучшения теплоинерционных свойств многослойных ограждающих конструкций, которые представляются сегодня наиболее перспективными для решения проблемы энергосбережения.

Лекция 5. НОРМАТИВНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРОПРОНИЦАЕМОСТИ

Для ограждающих конструкций, в которых по каким-либо причинам невозможно соблюдение обоснованного выше рационального порядка расположения слоев, следует обязательно выполнять расчет паропроницаемости по методике, установленной СНиПом [12]. Согласно этой методике сопротивление паропроницанию R_p, м²×ч×Па/мг, ограждающей конструкции ( в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации ) должно быть не менее наибольшего из двух следующих требуемых значений:

а) требуемого сопротивления паропроницанию R , м²×ч×Па/мг, найденного из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации и определяемого по формуле

R = ; (1.66)

б) требуемого сопротивления паропроницанию R , м²×ч×Па/мг, найденного из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха и определяемого по формуле

R = ; (1.67)

где е_int – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха;

– сопротивление паропроницанию, м²×ч×Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью ограждения, то же, что R_p,Х2 в формуле (1.65) ;

е_ext – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период.

z_о – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха;

Е_о - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемое при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

_w – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³;

d_w – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однослойной стены или толщине теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции;

Dw_ – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z_о , принимаемое согласно [12];

Е – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле

Е = , (1.68)

где Е₁, Е₂, Е₃ – парциальные давления насыщенного водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего, и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ – продолжительность, мес, зимнего, весенне-осеннего, и летнего периодов, определяемая по климатологическим данным с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 °С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 °С;

h - показатель интенсивности парового потока, отводящегося от плоскости возможной конденсации в окружающую среду в течение периода влагонакопления, определяемый по формуле

, (1.69)

где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода влагонакопления, то есть в течение всех месяцев с отрицательными среднемесячными температурами.

Использование данной методики позволяет выбирать материал и рассчитывать требуемую толщину пароизоляционного слоя для любой ограждающей конструкции, внутри которой вероятна конденсации влаги.

Пример. В климатических условиях г. Саратова выполним расчет паропроницаемости рассмотренной ранее кирпичной стены, теплоизолированной минераловатными плитами ROCKWOOL, при расположении тепловой изоляции со стороны внутренней поверхности. Как следует из графика рис. 6. плоскость возможной конденсации в этой конструкции должна располагаться на границе теплоизоляционного и конструктивного слоев. При этом, согласно данным таблицы 4, термическое сопротивление участка стены от плоскости возможной конденсации до наружного воздуха составляет R_Г = 0,714 м²×°С/Вт, а сопротивление паропроницанию того же участка = 4,649 м²×ч×Па/мг. Результирующие сопротивления теплопередаче и паропроницанию всей ограждающей конструкции составляют соответственно R_о = 2,0 м²×°С/Вт и R_p = 4,765 м²×ч×Па/мг. Расчетное значение е_int = 1169 Па ( при t_int = 20 °С и j_int = 0,5 ).