Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 20

 

  Главная      Учебники - Строительство     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  18  19  20  21   ..

 

 

Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 20

 

 

будет диффундировать в течение 1 ч через 1 м

2

 стены толщиной 1 м при разности упругостей водяного 

пара на поверхностях стены, равной 1 Па. 

Расчетные значения коэффициентов паропроницаемости материалов приведены в СП 23-101–2004 

[22]. Значения коэффициентов 

µ для материалов кирпичных стен приведены также в табл. П2. 

Коэффициент паропроницаемости материалов зависит от их температуры и влажности. С понижени-

ем температуры величина 

µ уменьшается. С повышением влажности материала коэффициент µ возрастает. 

Значения коэффициента 

µ даны в табл. П2 для сорбционной влажности материала равной 80 %. Ко-

эффициент  паропроницаемости 

µ

x   

при  меньшей  влажности  w

x

  может  быть  найден  по  формуле  В.М. 

Ильинского [12]: 

80

80

w

w

x

x

µ

=

µ

,                                         (4.3) 

где 

µ

80

  –  коэффициент  паропроницаемости,  соответствующий  по  изотерме  сорбции  относительной 

влажности  80  %;  w

80

  –  весовая  влажность  материала,  соответствующая  по  изотерме  сорбции  относи-

тельной влажности 80 %.  

Обычно в расчетах используются значения 

µ, полученные при w

80

 и приведенные в справочной  ли-

тературе (см. табл. П2). 

При диффузии водяного пара через слой материала возникает сопротивление потоку пара. Сопро-

тивление называется сопротивлением паропроницанию слоя R

vp

, м

· ч·Па/мг, и определяется по фор-

муле 

 

i

i

vp

i

R

µ

δ

=

,                                              (4.4) 

 

где δ

i

µ

i

 – толщина и коэффициент паропроницаемости i-го слоя стены. 

Сопротивление  паропроницанию  многослойной  конструкции  определяется  как  сумма  сопротивле-

ний отдельных слоев  

 

ext

i

v

v

n

i

vp

vp

R

R

R

R

+

+

=

=

int

1

,                             (4.5) 

 

где 

ext

v

v

R

,

int

– сопротивления влагообмену на внутренней и наружной поверхности стены. 

Значения 

int

v

R

 и 

ext

v

R

имеют небольшие значения и ими обычно при практических расчетах пренеб-

регают. 

Упругость водяного пара, диффундирующего через стену понижается по толщине стены от e

int

 на 

внутренней  поверхности  до  e

ext

  на  наружной  поверхности.  Для  построения  линии  падения  упругости 

водяного пара можно использовать формулу 

 

=

1

int

int

1

n

vp

vp

ext

n

n

R

R

e

e

e

e

,                                (4.6) 

 

где e

n

 – упругость водяного пара на внутренней поверхности любого n-го слоя стены; 

1

)

1

(

n

vp

n

R

 – сумма 

сопротивлений паропроницанию n – 1 первых слоев стены, считая от его внутренней поверхности, вклю-
чая и сопротивление влагообмену на внутренней поверхности 

int

v

R

Процесс  диффузии  влаги  через  ограждения,  как  правило,  является  нестационарным.  Расчеты  при 

нестационарных условиях диффузии весьма сложны и поэтому в практике оценки влажностного режи-
ма достаточно часто используют стационарные условия диффузии, считая, что упругости водяных па-
ров  в  воздухе  и  ограждении  остаются  постоянными  во  времени.  При  этом  температура  в  ограждении 
также остается постоянной. 

Расчет влажностного режима стен при стационарных условиях выполняется для расчетных темпе-

ратур внутреннего воздуха равных t

int

 согласно нормам проектирования. В качестве наружной темпера-

туры  принимается  температура  наиболее  холодного  месяца.  Наружная  влажность  принимается  также 
для наиболее холодного месяца. 

е

int 

v

int 

е

int 

v

int 

v

int 

v

int 

Проходящий через стену водяной пар понижает свою упругость и температуру. В случае, когда уп-

ругость водяного пара понижается менее значительно, чем температура, может наступить условие для пол-
ного насыщения воздуха паром и произойти конденсация влаги из воздуха. 

Оценка возможной конденсации пара может производиться графическим способом. При таком спо-

собе  вначале  строится  график  распределения  температуры  в  стене 

τ.  Затем  по  нему  строится  график 

максимальной упругости водяного пара E и наносится линия распределения действительной упругости 
водяного пара e. Если линии графиков E и e не пересекаются, конденсации влаги не происходит. При 
пересечении линий E и e конденсация водяного пара в ограждении возможна. Зону конденсации в этом 
случае можно определить, проводя касательные к линии максимальной упругости водяного пара из то-
чек, определяющих на ограждениях величины e

int

 и e

ext

. Участок между касательными определяет поло-

жение  зоны  конденсации.  Количество  выпадающего  конденсата  может  быть  определено  по  разности 
количеств подходящего к зоне конденсации водяного пара и уходящего от нее наружу. Методика такого 
расчета приведена в [24]. 

Пример 4.4. Рассчитать влажностный режим кирпичной неоштукатуренной стены, сложенной из тре-

пельного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина стены – 0,64 м. Температура внутреннего воз-
духа t

int

 = 20 

°С, относительная влажность воздуха ϕ

int

 = 60 %. Температура наружного воздуха самого хо-

лодного месяца t

ext

 = –15 

°С. Относительная влажность наружного воздуха ϕ

ext

 = 90 %. Условия эксплуата-

ции Б. Коэффициент теплопроводности кладки согласно [22] – 

λ

кл

 = 0,52 Вт/(м 

⋅°С), коэффициент паропро-

ницаемости – 

µ

кл

 = 0,19 мг/(м 

⋅ ч ⋅  Па). 

Решение. Сопротивление теплопередаче стены  

 

39

,

1

23

1

52

,

0

64

,

0

7

,

8

1

1

λ

δ

1

кл

кл

0

=

+

+

=

α

+

+

α

=

e

i

R

 м

⋅°С/Вт. 

 

Сопротивление паропроницаемости стены по формуле (4.4) составляет 

37

,

3

19

,

0

64

,

0

=

=

vp

R

 м

⋅ ч⋅Па/мг. 

При расчете 

vp

R

 сопротивлением влагообмена 

int

vp

R

и 

ext

vp

R

 пренебрегаем ввиду их малости по срав-

нению с сопротивлением стены. 

На основании имеющихся данных строим графики распределения в стене температур и упругостей 

водяного пара Е и е (см. рис. 4.3). 

Величины  е

int

  и  е

ext

  определены  с  использованием  формулы  (4.1)  по  методике,  использованной  в 

примерах 4.1 – 4.3. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

t

ext 

= –15 

°C 

ϕ

ext 

= 90 % 

t

int 

= 20 

°C 

ϕ

int 

= 60 % 

–13,9 

°C 

17,2 

°C 

e

ext 

= 148 Па 

e

int 

= 1403 Па 

E

= 268 Па 

E

= 500 Па 

= 920 Па 

Зона  
конденсации 

vp

int

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Величина е

int

 = 60

⋅2338/100 = 1403 Па. Здесь Е

int

 = 2338 Па – максимальная упругость водяного пара 

при t

int

 = 20 

°С, определяемая по табл. П4. 

Величина е

ext

 = 90 

⋅ 165/100 = 148 Па. Здесь Е

ext 

= 165 Па – максимальная упругость водяного пара 

при t

ext 

= –15 

°C, определяемая по табл. П3. 

Как видно из построенных графиков  Е и е, они пересекаются. Конденсат будет выпадать в толще 

кладки. Зона конденсации начинается на расстоянии 0,39 м от внутренней поверхности и заканчивается 
на расстоянии 0,07 м от наружной поверхности. 

Используя формулу (4.2), приближенно можно определить количество влаги, конденсирующейся в 

стене.  

Для  1  м

2

  стены  и  коэффициента  паропроницаемости 

µ  =  0,19  мг/(м ⋅ ч ⋅ Па) находим количество 

влаги, поступающей в зону конденсации через плоскость с величиной Е

1

 = 500 Па, 

 

)

ч

г/(м

044

,

0

)

ч

мг/(м

443

19

,

0

39

,

0

)

500

1409

(

2

2

1

=

=

=

W

 

Определяем  количество  влаги,  уходящей  от  зоны  конденсации  через  плоскость  с  величиной  Е

2

  = 

268 Па, 

 

)

ч

г/(м

033

,

0

)

ч

мг/(м

326

19

,

0

07

,

0

)

148

268

(

2

2

2

=

=

=

W

 

Количество влаги, конденсирующейся в стене,  
 

ч)

г/(м

011

,

0

033

,

0

044

,

0

2

2

1

кон

=

=

=

W

W

W

 
В течение суток в 1 м

2

 стены будет накапливаться 0,26 г воды, что составляет очень незначитель-

ную величину. 

Для полного исключения возможности выпадения конденсата необходимо на стену нанести паро-

изоляционный  слой,  обеспечивающий  с  внутренней  стороны  понижение  упругости  водяного  пара  на 
поверхности  кладки  ниже  е  =  920  Па,  или  уменьшить  влажность  помещения  до  величины 

%

47

1949

/

100

920

=

=

ϕ

Стена  в  примере  рассматривалась  не  оштукатуренной.  В  действительных  условиях  эксплуатации 

стена  с  внутренней  стороны  штукатурится,  например,  цементно-известковым  раствором  толщиной 
0,025 м. 

Определим величину упругости водяного пара на внутренней поверхности кладки под штукатуркой 

при относительной влажности воздуха 47 %. Для расчета используем формулу (4.6). Тогда 

 

Па

7

,

865

098

,

0

025

,

0

190

,

0

640

,

0

098

,

0

025

,

0

148

920

920

кл.ш

=





+

=

e

 

При такой величине e

кл.ш

 конденсат не будет выпадать внутри стены. 

Как видно из примера, конденсация начинается в стене в пределах 2/3 ее толщины от внутренней по-

верхности. Это согласуется с данными экспериментальных исследований, выполненных для различ-

ных конструкций кирпичных стен. 

Рассмотренный метод расчета влажностного режима при стационарных условиях является прибли-

женным, однако он с достаточной точностью и надежностью позволяет: 

– устанавливать условия выпадения или невыпадения конденсата в ограждении; при этом последнее 

условие, определенное расчетом, всегда выполняется гарантированно; 

– определять годовой баланс влаги в ограждении, т.е. устанавливать условия накопления и удале-

ния влаги в различные периоды года (осень, зима, весна, лето). 

На основе такого подхода производятся расчеты сопротивления паропроницания конструкций и в 

том числе кирпичных стен. 

Согласно  СНиП  23-02–2003  [19]  сопротивление  паропроницанию  R

vp

,  м

2

·ч·Па/мг,  ограждающей 

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

а) нормируемого сопротивления паропроницанию 

req

vp

R

1

, м

· ч·Па/мг, (из условия недопустимости на-

копления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по фор-
муле 
 

)

(

)

(

int

1

ext

e

vp

req

vp

e

E

R

E

e

R

=

;                               (4.7) 

 

б) нормируемого сопротивления паропроницанию 

req

vp

R

2

, м

· ч·Па/мг, (из условия ограничения влаги в 

ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружно-
го воздуха), определяемого по формуле 
 

η

+

δ

ρ

=

av

w

w

req

vp

w

E

e

z

R

)

(

0024

,

0

0

int

0

2

,                                 (4.8) 

 
где  e

int

 – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па,  при расчетной температуре и 

относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле 

(

)

int

int

int

100

E

e

ϕ

=

,                                       (4.9) 

 
где E

int

 – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t

int

, принимаемое по 

СП 23-101-2004 [22]; 

ϕ

int

 – относительная влажность воздуха, %; 

e

vp

R

 – сопротивление паропроницанию, 

м

2

⋅ч⋅Па/мг,  части  ограждающей  конструкции,  расположенной  между  наружной  поверхностью  ограж-

дающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое по СП 23-101–2000 [21]; e

ext

 

– среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяе-
мое по табл. 5а* СНиП 23-01–99* [12]; z

0

 – продолжительность, сут., периода влагонакопления, прини-

маемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по 
СНиП 23-01–99* [12]; E

0

 – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденса-

ции,  определяемое  при  средней  температуре  наружного  воздуха  периода  месяцев  с  отрицательными 
средними месячными температурами. Плоскость возможной конденсации в однородной (однослойной) 
ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внут-
ренней  поверхности,  а  в  многослойной  конструкции  совпадает  с  наружной  поверхностью утеплителя; 
ρ

w

 – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м

3

, принимаемая равной 

ρ

0

 по СП 23-101–2004 [22]; 

δ

w

 

– толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины одно-
родной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограж-
дающей конструкции; 

w

av

 – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения вла-

ги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z

0

, принимаемое для кладки из глиня-

e

int

 

e

int

 

e

int

 

E

int

 

ϕ

int

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  18  19  20  21   ..