Вологісний режим огороджувальних конструкцій

Види вологи, що впливають на вологісний режим огороджувальних конструкцій і приміщень, наступні:

  • • опади (дощ, сніг, лсд, град);
  • • грунтова волога (вода не під тиском, проникаюча збоку через стіну підвалу і піднімається по капілярах, а також вода під тиском, проникаюча збоку і знизу через пів підвалу);
  • • водяна пара (конденсація водяної пари на поверхні огороджувальних конструкцій і всередині огороджувальних конструкцій);
  • • "построечний волога", тобто волога, що міститься, наприклад, в бетоні при його укладанні.

Підвищення вологовмісту матеріалу огороджень знижує теплозахисні якості огороджувальних конструкцій і їх довговічність через замерзання і відтавання вологи в порах матеріалу при змінах температури.

Волога може знаходитися в одному з трьох агрегатних станів: твердому, рідкому і газоподібному. Їхпослідовність відповідає послідовності переходу з одного стану в інший і не може бути змінена.

Тверде тіло плавиться при нагріванні. Розчини мають більш низьку температуру замерзання і більш високу температуру кипіння, ніж вода. На рис. 15.8 наведена діаграма енергетичного балансу при зміні агрегатного стану води.

Діаграма енергетичного балансу при зміні агрегатних станів води

Рис. 15.8. Діаграма енергетичного балансу при зміні агрегатних станів води

Захист від зволоження конструкцій за рахунок опадів здійснюється огороджувальними конструкціями покрівлі і стін. При цьому велике значення має правильне і якісне рішення водостоків з даху.

Захист від ґрунтової вологи здійснюється правильної та якісної гідроізоляцією фундаментів і стін підвалу.

Від "построечной вологи" захищаються за допомогою правильного вибору технології виробництва робіт. Всі ці види захисту є конструктивними і технологічними заходами, розглянутими у відповідному розділі курсу "Фізика середовища" і в курсі "Технологія будівельного виробництва".

У повітрі завжди міститься деяка кількість вологи. Вона утворюється за рахунок дихання людей, приготування їжі, використання душу, ванни, сушіння білизни, а також за рахунок кімнатних рослин. Випаровування тим більше, чим вище температура повітря і води (молекули більш рухливі, тепле повітря їх легше сприймає і тримає), чим сильніше вітер (сильний вітер відриває молекули з поверхні і забирає, звільняючи місце для відриву нових молекул), чим більше поверхня випаровування, чим менше атмосферний тиск. Залежно від температури повітря може накопичувати більшу або меншу кількість молекул води. На рис. 15.9 наведено графік максимального вмісту вологи в повітрі (в г / м3) в залежності від температури. Це абсолютна вологість повітря Р. При розрахунках вологісного режиму огорож абсолютну вологість висловлюють величиною парціального тиску (тиск водяної пари, або його пружність е, мм рт.ст., або Н / м2, або Па). Це частина загального тиску пароповітряної суміші, що викликається наявністю пари в повітрі.

Графік максимального вмісту вологи в повітрі в залежності від температури

Рис. 15.9. Графік максимального вмісту вологи в повітрі в залежності від температури

При постійній температурі повітря t і постійному барометричному тиску тиск водяної пари е може рости до певної межі Е. Чим більше t, тим більше Е. Ступінь насичення повітря вологою визначається його відносною вологістю:

При відносній вологості, яка прагне до 100%, парціальний тиск е прагне до максимального значення Е. Те ж відбувається при зниженні температури повітря, тобто ф прагне до 100%. Коли е = Е ф = 100%, то температура, при якій має місце така вологість, називається точкою роси (τρ). Якщо охолоджувати повітря нижче τ ", то з нього буде виділятися волога (конденсат).

У табл. 15.5 і 15.6 наведені значення пружності насиченої водяної пари (максимально можливі її значення) при даній температурі повітря.

Таблиця 15.5

Пружність насиченої водяної пари Е, Па, для температур від 0 до 30 ° С з кроком 0,1 ° С (над водою)

° С

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0

611

615

620

624

629

633

639

643

648

652

1

657

661

667

671

676

681

687

691

696

701

2

705

711

716

721

727

732

737

743

748

753

3

759

764

769

775

780

785

791

796

803

808

4

813

819

825

831

836

843

848

855

860

867

5

872

879

885

891

897

904

909

916

923

929

6

93

941

948

956

961

968

975

981

988

995

7

1 001

1009

1016

1 023

1029

1037

1 044

Тисячі п'ятьдесят-одна

+1059

Тисячі шістьдесят-п'ять

8

Тисяча сімдесят дві

1 080

1088

1 095

1 103

1109

1117

1125

+1132

1140

9

+1148

1 156

+1164

Тисячі сто сімдесят дві

1180

Тисячу сто вісімдесят вісім

1196

1204

1 212

1220

10

Тисяча двісті двадцять вісім

Тисячу двісті тридцять шість

+1244

Тисяча двісті п'ятьдесят три

1261

+1369

1279

1287

+1285

1 304

11

1 312

+1321

+1331

1339

1348

Тисяча триста п'ятьдесят п'ять

1 365

1 375

1384

+1323

12

1 403

1 412

Тисячу чотиреста двадцять один

Тисячі чотиреста тридцять один

1 440

1 449

Тисячі чотиреста п'ятьдесят дев'ять

+1468

+1479

1 488

13

1497

1508

1517

+1527

+1537

1547

+1557

1568

Тисячу п'ятсот сімдесят сім

1588

14

Тисяча п'ятсот дев'яносто дев'ять

1609

1619

1 629

1640

+1651

1 661

Тисячу шістсот сімдесят дві

Одна тисяча шістсот вісімдесят три

1695

15

+1703

1 716

Тисячу сімсот двадцять сім

1 739

Тисяча сімсот сорок дев'ять

Тисяча сімсот шістьдесят один

Одна тисяча сімсот сімдесят два

1 784

1795

1807

16

1 817

+1829

Тисяча вісімсот сорок один

1853

1865

Тисячі вісімсот сімдесят сім

1 889

1901

1 913

1925

17

Тисяча дев'ятсот тридцять сім

Тисячу дев'ятсот сорок дев'ять

1962

1 974

1 986

2000

2012

2025

2037

2050

18

+2064

+2077

+2089

+2102

2115

+2129

Дві тисячі сто сорок дві

2156

2169

2182

19

+2197

2210

2225

+2238

2252

2266

+2281

+2294

+2309

+2324

20

+2338

2 352

2366

+2381

+2396

2412

2426

+2441

2456

+2471

21

+2488

2502

+2517

+2533

Дві тисячі п'ятсот сорок дві

+2564

+2580

2596

2612

+2628

22

2644

2660

2676

2691

+2709

2725

2742

+2758

+2776

2792

23

+2809

2826

+2842

2860

+2877

2894

+2913

+2930

+2948

+2965

24

+2984

3001

+3020

+3038

3056

3074

3093

3112

+3130

3149

25

3168

+3186

+3205

3224

+3244

3262

+3282

3301

+3321

3341

26

3363

3381

+3401

3421

+3441

3461

3481

3502

3523

+3544

27

+3367

+3586

3608

+2628

3649

3672

+3692

3714

3796

3758

.28

+3782

+3801

3824

+3846

+3869

+3890

3913

+3937

3960

+3982

29

+4005

4029

+4052

+4076

+4100

4122

4146

+4170

4194

+4218

30

+4246

4268

4292

+4317

4341

4366

4390

+4416

4441

+4468

Таблиця 15.6

Пружність насиченої водяної пари Е, Па, для температур від 0 до -41 ° С з кроком 0,1 ° С (над льодом)

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

10,5

11

11,5

-41

12

12,1

12,2

12,3

12,4

12,5

12,6

12,7

12,8

12,9

-40

13

13,3

13,6

13,9

14,2

14,5

14,8

15,1

15,4

15,7

-39

16

16,1

16,2

16,3

16,4

16,5

16,6

16,7

16,8

16,9

-38

17

17,3

17,6

17,9

18,2

18,5

18,8

19,1

19,4

19,7

-37

20

20,1

20,2

20,3

20,4

20,5

20,6

20,7

20,8

20,9

-36

21

21,3

21,6

21,9

22,2

22,5

22,8

23,1

23,4

23,7

-35

24

24,3

24,6

24,9

25,2

25,5

25,8

26,1

26,4

26,7

-34

27

27,2

27,4

27,6

27,8

28

28,2

28,4

28,6

28,8

-33

29

29,4

29,8

30,2

30,6

31

31,4

31,8

32,2

32,6

-32

33

33,4

33,8

34,2

34,6

35

35,4

35,8

36,2

36,6

-31

37

37,4

37,8

38,2

38,6

39

39,4

39,8

40,2

40,6

-30

41

41,4

41,8

42,2

42,6

43

43,4

43,8

44,2

44,6

-29

45

45,6

46,2

46,8

47,4

48

48,6

49,2

49,8

50,4

-28

51

51,5

52

52,5

53

53,5

54

54,5

55

55,5

-27

56

56,7

57,4

58,1

58,8

59,5

60.2

60,9

61,6

62,3

-26

63

63,6

64,2

64,8

65,4

66

66,6

67,2

67,8

68,4

-25

69

69,8

70,6

71,4

72,2

73

73,8

74,6

75,4

76,2

-24

77

77,8

78,6

79,4

80,2

81

81,8

82,6

83,4

84,2

-23

85

85,8

86,6

87,4

88,2

89

89,8

90,6

91,4

92,2

-22

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

-21

103

104

105

106

107

108

109

ПО

111

112

-20

113

114,2

115,4

116,6

117,8

119

120,2

121,4

122,6

123,8

-19

125

126,2

127,4

128,6

129,8

131

132,2

133,4

135,6

136,6

-18

137

138,4

139,8

141,2

142,6

144

145,4

146,8

148,2

149,6

-17

151

152,4

154,8

156,2

157,6

159

160,4

161,8

163,2

164,6

-16

165

166,6

168,2

169,8

171,4

173

174,6

176,2

177,8

179,4

-15

181

182,8

184,6

186,4

188,2

190

191,8

193,6

195,4

197,2

-14

199

200,8

202,6

204,4

206,2

208

209,8

211,6

213,4

215,2

-13

217

219

221

223

225

227

229

231

233

235

-12

237

239,3

241,6

243,9

246,2

248,5

250,8

253,1

255,4

257,7

-11

260

262,4

264,8

267,2

269,6

272

274,4

276,8

279,2

281,6

-10

284

286,5

289

291,5

294

296,5

299

301,5

304

306,5

-9

309

310,2

311,4

312,6

313,8

315

316,2

317,4

318,6

319,8

-8

321

322,6

324,2

325,8

327,4

329

330,6

332,2

333,8

335,4

-7

337

343,4

349,8

356,2

362,6

369

375,4

381,8

388,2

394,6

-6

401

406

411

416

421

426

431

436

441

446

-5

451

453,5

456

458,5

461

463,5

466

468,5

471

473,5

-4

476

480,1

484,2

488,3

492,4

496,5

500,6

504,7

508,8

512,9

-3

517

521,6

526,2

530,8

535,4

540

544,6

549,2

553,8

558,4

-2

563

567,8

572,6

577,4

582,2

587

591,8

596,6

601,4

606,2

-1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

° С

Основною умовою для огороджувальних конструкцій є те, щоб температура на їхній внутрішній поверхні τΒ була б вище точки роси τρ:

(15.5)

Для визначення можливості конденсації водяної пари на внутрішній поверхні стіни необхідні наступні вихідні дані:

  • • характеристики внутрішнього і зовнішнього клімату (температура повітря всередині приміщення t Β, відносна вологість усередині приміщення φв, зовнішня температура повітря t H, зазвичай вона приймається рівною середній температурі найхолодніших діб);
  • • коефіцієнти теплопровідності λi; шарів конструкції і їх товщини δ i.

Порядок розрахунку наступний.

  • 1. Визначаємо фактичне загальний опір теплопередачі огороджувальної конструкції R 0 так, як це ми робили під визначенні фактичного опору теплопередачі конструкції.
  • 2. Визначаємо τΒ за формулою

  • 3. По табл. 5.5 і 5.6 визначаємо значення Е в, відповідне t B.
  • 4. Визначаємо фактичний тиск водяної пари в повітрі усередині приміщення за формулою

Температура, для якої е в = Е, буде точкою роси τρ.

  • 5. Знаходимо τр по тій же таблиці для значення е в = Е.
  • 6. Перевіряємо умову (15.5).

Тиск пари в повітрі в житловому приміщенні при нормованої відносної вологості φ = 55% і t Β = + 20 ° С становить е = 1286 Па. Взимку при звичайній відносної вологості зовнішнього повітря для Москви φΗ = 80% і t H = -10 ° С е = 225,3 Па, тобто приблизно в шість разів менше. Тому пар спрямовується зсередини назовні і проходить (дифундує) через пори матеріалу огорожі. При цьому там, де температура всередині огорожі стає нижче точки роси (при тому парціальному тиску, яке має місце в даному перетині конструкції), пар починає згущуватися і конденсується. При цьому матеріал зволожується, втрачає свої теплозахисні якості.

У раціонально спроектованих огороджувальних конструкціях спостерігається так зване усталене вміст вологи, яке наближається до повітряно-сухому станом матеріалів і незначно змінюється в різні сезони року. Зміна вологісного стану огорожі в експлуатованих будівлях відбувається внаслідок зсуву рівноваги між випаровуванням вологи, сприятливому сушінні, і сорбційним і конденсаційним зволоженням матеріалів в огорожі. Сорбционное зволоження відбувається за рахунок поглинання матеріалом водяної пари з повітря, яке різному для змочуваних, несмачіваемих матеріалів та матеріалів з проміжними властивостями. Найбільше сорбційне зволоження характеризується влагосодержанием матеріалу:

(15.6)

Воно складає у деревини 30-35%, у пористих бетонів 10-15%, у легких бетонів 5-6%, у добре обпаленої цегли 0,5-5%, у асфальту, бітумів 0,2-2%.

Конденсаційне зволоження може відбуватися на поверхні і в товщі огородження за рахунок дифузії водяної пари.

Дифузія водяної пари - проникання водяної пари через матеріал огородження з приміщення назовні, тобто з середовища з великим парціальним тиском в середу з меншим. Вона залежить від тиску і від коефіцієнтів паропроникнення матеріалів шарів μ. Коефіцієнт паропроникнення матеріалу - це кількість пари в міліграмах, диффундирующего через 1 м2 плоского шару завтовшки 1 м при різниці парціальних тисків 1 Па. Ці коефіцієнти наводяться у СНіП П-3.79 * і в чинному Зводі правил СП 23-101-2000 "Проектування теплового захисту будівель". Коефіцієнт паропроникнення вимірюється в мгДПа • м2 • год). За аналогією з опором теплопередачі опір конструкції паропроніцанію визначається за формулою

Загальний опір паронроніцапію

(15.7)

Тут R вп і R нп - опору влагообмену на внутрішній та зовнішній поверхнях конструкції. Ці значення можна визначити по загальній наближеною формулою

де До = 0,134 при розмірності (Па • м2 • год) / мг; φκ і φΜ - відносна вологість повітря всередині приміщення і зовні,%. З формули (15.6) випливає, що потік водяної пари зустрічає менший опір, проходячи через зволожені поверхні.

За аналогією з проходженням теплового потоку через конструкцію площею 1 м2 протягом 1 год кількість пари, що проходить через таку конструкцію, визначається за формулою

(15.8)

де е в, е н і е х - тиск водяної пари у внутрішньому, зовнішньому повітрі і на кордоні якого-небудь перетину або шару конструкції, рахуючи від її внутрішньої поверхні; R оп і R пx - опору паропроніцанію, загальне і в перетині х, рахуючи від внутрішньої поверхні конструкції.

З формули (15.8) слід

(15.9)

Аналогічно, температура в якому або перерізі х огороджувальної конструкції дорівнює

(15.10)

Оцінку вологісного стану огороджувальної конструкції при сталому потоці дифузії водяної пари зручно проводити графічно за методом О. Є. Власова і К. Ф. Фокіна (рис. 15.10).

1. На схематичному розрізі огороджувальної конструкції будується лінія розподілу температур в її шарах. Температура зовнішнього повітря залежить від завдання, яке ставиться в розрахунку. Наприклад, для визначення положення площини конденсації водяної пари при розрахунку кількості вологи, скоденсіровавшейся в товщі конструкції за період влагонакопления, це може бути середня зовнішня температура за цей період. Для Москви - це листопад - березень. Значення температур в товщі конструкції можуть бути розраховані за формулою (15.10) або визначені графічно.

Розподіл величин фактичної і максимальної пружності водяної пари в товщі конструкції при середніх значеннях температури і вологості за період влагонакопления у м Москві (tH = -6,5 °; φн = 82%)

Рис. 15.10. Розподіл величин фактичної і максимальної пружності водяної пари в товщі конструкції при середніх значеннях температури і вологості за період влагонакопления у м Москві (tH = -6,5 °; φн = 82%):

  • 1 - внутрішня цементно-піщана (ц / п) штукатурка (λ = 0,93; 0,09); 2 - цегла глиняна звичайна (λ = 0,81; 0,11); 3 - мінеральна вата (λ = 0, 07; 0,56); 4 - цегла лицьова (λ = 0,81; 0,1)
  • 2. У відповідності зі значеннями обчислених температур будується лінія величин парціального тиску насиченої водяної пари Е, які визначаються за табл. 5.5, 5.6.
  • 3. За формулою (15.9) обчислюються значення парціальних тисків е в характерних перетинах конструкції (па кордонах шарів), і будується лінія, що показує фактичне падіння парціального тиску в товщі конструкції.

Якщо всередині конструкції не відбувається перетину ліній Е і е, то це означає, що за даних умов температури і вологості всередині і зовні приміщення конденсація вологи не відбувається, тобто фактичні значення тиску водяної пари не перевищують максимальних значень. При перетині ліній Е і е усередині конструкції можлива конденсація вологи за даних умов. Через точку перетину ліній Е і е проходить площину конденсації, що відокремлює зону сухого матеріалу від зони зволоженого матеріалу. При сталому потоці дифузії водяної пари можна розрахувати його кількість, яка перетвориться на воду за період конденсації. За формулою (15.7) при тривалості періоду конденсації zκ маса сконденсировавшейся за цей період вологи (G K) дорівнює

де е в - парціальний тиск всередині приміщення, Па; е к - тиск водяної пари в площині конденсації, Па; R пк - опір паропроникності частини огороджувальної конструкції від внутрішньої поверхні до площини конденсації, включаючи R вп; z κ - тривалість періоду конденсації, ч , береться за листопад - березень.

За літній період (період висихання) кількість випарувалася всередину приміщення і назовні вологи з конструкції (Gі) може бути визначено за формулою

Тут Е - тиск насиченої водяної пари при середній температурі періоду висихання, визначаться по табл. 5.5, 5.6; е в - розрахункова вологість у приміщенні, Па, при φ = 55% і t B = t cp періоду висихання; е н - той же зовні, Па, при середній температурі за період висихання і t н, рівний t cp періоду висихання. t cp періоду висихання береться за травень - вересень.

Якщо за літній період з конструкції буде випаровуватися стільки ж або більше вологи, ніж буде конденсуватися за зимовий період, то конструкція буде поступово висихати або перебувати в стані рівноважної вологості, тобто не руйнуватиме і втрачати свої теплозахисні якості. Основна умова цього - G до <Gі.

Таке визначення кількості сконденсировавшейся і вологи, що випарувалася є наближеним, оскільки засноване на допущенні стаціонарності температурно-вологісного режиму. Є й інші допущення. Однак дане може служити підставою для аналізу вологісного стану огороджувальних конструкцій.

Для перевірки слід користуватися методикою порівняння опору паропроніцанію огороджувальних конструкцій (в межах від внутрішньої поверхні до площини конденсації). Воно повинно бути не менше найбільшого з двох необхідних значень з умов неприпустимість накопичення вологи в огороджувальної конструкції за річний період і обмеження вологи в огороджувальної конструкції за період з негативними середньомісячними зовнішніми температурами. Ці величини визначаються за методикою, докладно викладеної в СНиП і СП.

Усередині однорідних огороджувальних конструкцій зазвичай не буває конденсації водяної пари. Конденсація в конструкціях цього виду можлива лише при підвищеній вологості повітря в приміщенні і при дуже щільному зовнішньому обробній шарі, що перешкоджає дифузії пара з огорожі в атмосферу. У складних конструкціях велике значення має розташування шарів.

На рис. 15.11 показано вплив розташування шарів конструкції на положення площини конденсації. Так, у разі (а) утеплювач розташований із зовнішнього боку конструкції. Щільний внутрішній шар має великий опір паропроніцанію. Тому при дифузії пари через щільний шар тиск пари падає. У той же час температура щільного шару, захищеного зовні утеплювачем, буде ще досить висока і не впаде нижче точки роси. Більш пористий матеріал утеплювача, розташований зовні, має малий опір паропроніцанію. Отже, конденсація в конструкції або не відбувається, або відбувається поблизу його зовнішньої межі. Якщо зовнішній шар паропроніцаєм, то пар, не встигаючи конденсуватися, видавлюватиметься з конструкції наступними порціями пара, які надходять з приміщення. Конструкція залишається сухою протягом річного циклу. Якщо зовнішній штукатурний шар буде паронепроникним, то тиск водяної пари відірве штукатурку. Тому зовнішня штукатурка повинна бути пористою. Для запобігання проникнення косих дощів штукатурку забарвлюють спеціальними фасадними водовідштовхувальними фарбами.

Розподіл величин фактичної і максимальної пружності водяної пари в товщі конструкції при середніх значеннях температури і вологості за період влагонакопления у м Москві (tΗ = -6,5 °; <φср = 82%)

Рис. 15.11. Розподіл величин фактичної і максимальної пружності водяної пари в товщі конструкції при середніх значеннях температури і вологості за період влагонакопления у м Москві (t Η = -6,5 °; <φ ср = 82%):

а - утеплювач ближче до зовнішньої грані конструкції (склад стіни згідно рис. 5.10); б - утеплювач ближче до внутрішньої грані конструкції; 1 - дві гіпсокартонних листа (ГКЛ) (δ = 0,04; λ = 0,21 μ = 0,075) ; 2 - мінеральна вата (δ = 0,15; λ = 0,07 μ = 0,56); 3 - цегла глиняна звичайна (δ = 0,64; λ = 0,81 μ = 0,11); 4 - штукатурка (δ = 0,04; λ = 0,81 μ = 0,12)

У разі (б) утеплювач розташований з внутрішньої сторони. Він володіє малим опором паропроніцанію, тому парціальний тиск на кордоні між утеплювачем і щільним шаром огородження буде високим, а температура в цьому перерізі буде значно нижче точки роси. Площина конденсації розташовується в утеплювачі, який буде намокати і втрачати свої теплозахисні якості. Для того щоб пара не проникав в утеплювач, під оздоблювальним шаром необхідно розташовувати пароізоляцію.

Повністю не пропускають водяну пару тільки металева фольга і поліетиленова плівка. Бітумні покрівельні рулонні матеріали в один-два шари хоча і зменшують парціальний тиск усередині конструкції, але повністю не перешкоджають попаданню водяної пари в утеплювач. Тому застосовувати, наприклад, руберойд в якості пароізоляції в суміщених вентильованих покриттях категорично не рекомендується. В іншому випадку утеплювач через кілька років наповниться сконденсировавшейся вологою і на стелі з'являться протечки. Вода буде замерзати і зруйнує покрівлю. Ні про які теплозахисних якостях такого покриття говорити не доводиться.

Таким чином, розташування щільних масивних шарів з зовнішньої сторони конструкції призводить до її намокання і руйнування. Пристрій пароізоляції з внутрішньої сторони утеплювача може зберегти конструкцію сухий, але не ліквідує інших її недоліків (пониження теплової інерції і містків холоду).

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >