Сопротивление воздухопроницанию

В наружных стенах через многочисленные не­плотности (в первую очередь в зоне оконных и двер­ных проемов) воздух проникает из атмосферы в поме­щение (инфильтрация) и выходит или «истекает» из него (эксфильтрация). Перенос воздуха осуществля­ется под действием ветрового и гравитационного дав­ления. (рис. 5.21)

Под влиянием фильтрации может существенно меняться температурное поле в ограждении, так как часть тепла проходящего через конструкцию затрачи­вается на нагревание фильтрующего воздуха. Пони­жение температуры приводит к повышению влажнос­ти отдельных элементов, а эксфильтрация внутрен­него воздуха, содержащего агрессивные газы и аэро­золи может привести к усиленной коррозии матери­ала ограждающих конструкций. Поэтому вопросы воз­духопроницаемости важны не только в части учета дополнительных теплопотерь, но и при обеспечении химической стойкости.

Нормирование сопротивления воздухопроница — ния ставит задачу ограничить дополнительные потери тепла, вызываемые сквозной фильтрацией холодного воздуха через стены и ограничения проникания в них воздуха с агрессивными газами и аэрозолью.

Требуемое сопротивление воздухопроницанию Щр м2-ч-Па/кг определяется по формуле:

где Ар—разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности Па.

GH — нормативная воздухопроницаемость ограж­дающих конструкций кг/(м2-ч), принимаемая согласно [35]

Разность давлений Др Па на наружной и внутрен­ней поверхности с учетом ветрового и гравитацион­ного давления определяется по формуле:

АР = 0,55Н(ун — Ув) + 0,03ун • v2, где Н — высота здания от поверхности земли в м

Ун> ув — удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха Н/м3 v—максимальная средняя скорость ветра за ян­варь принимается от 5 до 8 м/с.

Наибольшей проницаемостью в панельных стенах обладают места сопряжений оконных проемов и зона стыков панелей, особенно если вместо герметизирую­щих материалов в швах используются обычные цеме­нтно-песчаные растворы. Проницаемость возрастает в результате температурных деформаций. Это осо­бенно заметно в вертикальных швах, где образуются зазоры, через которые происходит инфильтрация хо­лодного воздуха и эксфильтрация агрессивных сос­тавляющих из помещений. В помещениях с влажным и мокрым режимом это способствует увлажнению наружных ограждений и снижению их долговечности. Поэтому в зданиях с агрессивными средами необходи­мо обеспечивать условия, максимально исключающие как эксфильтрацию, так и инфильтрацию воздуха.

Сопротивление паропроницанию

Водяной пар, присутствующий в воздухе, являет­ся основным показателем коррозионной активности атмосферы.

Неметаллические конструкции внутри зданий и сооружений эксплуатируются в условиях, когда их сорбционная влажность (весовое влагосодержание, гигроскопическая влажность, весовая влажность и др.) с течением времени становится постоянной или же изменяется в соответствии с относительной влаж — ностю воздуха. Эта зависимость изображается изо­термами сорбции (увлажнения) или десорбции (высы­хания). (см. Гл.1)

Максимальное увлажнение материалов имеет место в условиях его полного водонасыщения при контакте с жидкой влагой.

Внутри помещений такие условия могут быть или при воздействии на конструкции жидких сред или при высокой влажности воздуха с образованием конден­сата. Если температура поверхности конструкций вну­три цеха тв равна температуре воздуха tB, то образова­ние конденсата на внутренних конструкциях (колон­нах, внутренние стены, перекрытиях, балках и фер­мах перекрытий, перегородках) при отсутствии гигро­скопичной пыли исключается.

Наружные стены и покрытия с кровлей изолируют два различных температурно-влажностных режима: атмосферу и газо-воздущную среду внутри помеще­ний. Поэтому условия их работы значительно отлича­ются от работы конструкций внутри помещений. Это отражается на изменении влажностного состояния конструкций. Даже при отсутствии коррозионно актив­ных сред могут наблюдаться интенсивные разруше­ния, о чем свидетельствуют многочисленные повреж­дения зданий с влажным и мокрым режимом работы в районах с суровым климатом.

Еще более опасна недооценка работы наружных ограждений при наличии агрессивных аэрозолей и газов, когда теплотехнические параметры должны оп­ределяться не только санитарно-гигиеническими ус­ловиями, но и предельным состоянием конструкций по увлажнению.

В холодный период года воздух внутри и снаружи имеет различное содержание (и давление) водяного пара, даже при одинаковых значениях относительной влажности воздуха.

Внутри и снаружи помещений имеет место раз­ность давления пара, а стены и покрытия являются капиллярно-пористыми. Под влиянием разности дав­ления происходит диффузия пара через эти огражде­ния. Чем выше разность давлений, тем больше плот­ность диффузионного потока. Показатель количества водяных паров, диффундирующего через единицу площади конструкции за единицу времени измеряется, кг/м2ч.

Плотность диффузионного потока тем меньше, чем выше паронепроницаемость слоя конструкции.

Расчетный коэффициент паронепроницаемости?7 = мг/м-ч-Па зависит от толщины материала и его структуры и изменятся от 0 (металл, стекло) до 0,15— 0,25 (пенобетон, керамзитобетон).

Поэтому одной из важнейших характеристик ог­раждения в агрессивных и влажных средах является сопротивление паропроницанию — Rn

где д—толщина слоя ограждающей конструкции, м.

Сопротивление паропроницанию многослойного ограждения (так же как и термическое сопротивле­ние) равно сумме сопротивлений паропроницанию каждого слоя

Rn= Rm + Rn2+••• + Rn„.

В условиях стационарного режима при отрицательной наружной и положительной, внутренней температуре упругость водяного пара в помещении значительно выше чем наружного, поэтому диффузия водяного пара через ограждения направлена в сторону наруж­ной атмосферы. По мере перемещения к наружной стороне по толщине стены температура будет сни­жаться, а относительная влажность возрастать. В оп­ределенной зоне стены начнется выпадение конден­сата т. е. образованию точки росы. Существуют мето­ды расчета зон конденсации [28, 36].

Для этого на поперечном сечении стены или кров­ли строится линия распределения температур, приме­нительно к которым наносятся значения Е и е.

В том случае, если е лежит ниже Е конденсации влаги в стене не будет. При е>Е образуется конден­сат.

Наличие влаги в стенах в зимний период при отсутствии конденсата на внутренней поверхности вполне нормальное явление закономерное.

С наступлением теплого периода года она ис­паряется— происходит высушивание. Процесс идет до тех пор, пока вся влага, накопившаяся зимой, не диффундирует наружу и не наступит равновесная со­рбционная влажность материалов стены. Чем меньше влаги проникает в наружные ограждения, тем быст­рее происходит ее испарение. В свою очередь чем выше сопротивление паропроницанию наружной сте­ны, тем меньше накапливается влаги в холодный период года. Поэтому в зависимости от конструктив­ного решения одинаковые по толщине ограждения могут иметь различные защитные свойства паропро — ницанию и соответственно влагонакоплению. (рис. 5.22). В стене, где материал, обладающий большим сопротивлением паропроницанию и расположен с на­ружной стороны, процесс испарения и высыхания бу­дет протекать значительно медленнее, чем в ограж­дении с более плотным внутренним слоем. В такой стене к концу теплого периода может иметь место повышенная влажность.

А Б

Сопротивление воздухопроницанию

Распределение температуры (t), упругости (е) и максималь­ной упругости (Е) водяного пара при различном расположе­нии тяжелого бетона в двухслойной наружной стене. Лег­кий бетон с наружной (А) и внутренней (Б) стороны 1 — теплоизоляционный (легкий бетон), 2 — конструкцион­ный (тяжелый) бетон.

В свою очередь превышение влажности матери­ала выше нормативных значений резко уменьшает их термическое сопротивление.

В зданиях с сухим и нормальным режимом неко­торые изменения условий сопротивления паропрони- цанию не влекут сколько-нибудь серьезных последст­вий.

При высокой влажности воздуха в помещении переувлажнение стен является одной из основных причин их повреждений от размораживания и отта­ивания.

В условиях агрессивных сред Ьереувлажнение стен может иметь место и при нормальной относи­тельной влажности’ воздуха в том случае, если в атмо­сфере имеются гигросколичные СОЛИ С фр<60%.

Для помещений с такими средами, действующая система расчета на сопротивление паропроницанию не производится, а защита стен выполняется как и при действии раствора соответствующего аэрозоля, например NaCl, КС1, MgCl2 и Др., т. е. путем примене­ния первичной и вторичной защиты.

V, тг, м2чПа —

По действующим нормам кп…… должно быть

м г

определено от внутренней поверхности стены до плоскости возможной конденсации из двух условий: [36]

а) недопустимости накопления влаги в ограждаю­щей конструкции за годовой период

б) ограничения накопления влаги в ограждении за период с отрицательными среднемесячными тем­пературами наружного воздуха.

Одним из эффективных решений, способствую­щих уменьшению накопления влаги в стенах является конструкция, в которой с наружной стороны стены устанавливается материал, обладающий высокой па — ропроницаемостью, например минераловатный утеп­литель. Утеплитель закрывается облицовкой из ас­бестоцементных или оцинкованных панелей. Благо­даря этому стена работает с «продухом», что обес­печивает удаление из нее избыточной влаги. Рис. 5.23

Тип конструкции, включая выбор толщины утеп­лителя, величины воздушного зазора и предельной высоты, определяется на основании теплотехничес­кого расчета.

Сопротивление воздухопроницанию

/ Рис. 5.23

Конструкция стены с устройством воздушной прослойки 1—ограждение, 2 — утеплитель, 3 — конструкционный слой (желе­зобетон, кирпич), 4 — воздушная прослойка.

В эксплуатационных условиях, когда не обеспе­чена изоляция материала ctqh от гигроскопичных аэрозолей и возможно соленакопление, упругость во­дяного пара в зоне конденсации принимается с уче­том гигроскопичности новообразований. Прогнозиро­вать эти явления на стадии проектирования довольно сложно. Объясняется это тем, что кинетика солена — копления может значительно отличаться. Кроме того на конструкцию стен и их техническое состояние зна­чительное влияние будет оказывать воздухообмен, Эффективность вентиляции, типы окон и их гермети­зация. [39]

Наиболее точнЦіе данные о количестве солей и наружных ограждений могут быть получены при про­ведении натурных обследований, когда имеется воз­можность отобрать пробы материалов по толщине стены и выполнить химические анализы.

Расчет на сопротивление паропроницанию рас­пространяется только на помещения в атмосфере ко­торых имеются аэрозоли фр^60%. При наличии агрес­сивных твердых продуктов насыщенные растворы со­лей которых имеют ф<60% необходима защита стен, как если бы на них действовала жидкая среда в виде соответствующего раствора (без расчета на паропро — ницаемость).

Если применительно к стенам вопросы влагона — копления и паройепроницаемости рассмотрены до­вольно подробно, то обеспечению долговечности по­крытия часто не придается должного внимания.

В определенной степени последнее связано с санитарными нормами, более тщательно учитываю­щими комфортные условия тех строительных кон­струкций, непосредственно с которыми при работе находится, производственный персонал, т. е. стены и полы. Поэтому в промышленных зданиях примени­тельно к покрытиям приняты менее жесткие требова­ния в части At.

Отличие между наружными стенами и покрыти­ями состоит в характере диффузии паров влаги. В стенах благодаря возможности испарения накопив­шаяся за холодный период влага при повышении тем­пературы атмосферного воздуха постепенно диффун­дирует к наружным стенам и испаряется. Расчетным путем это проверяется согласно [36].

Конструкции стен проектируются таким образом, чтобы Кп. в должно быть бодьше или равно Rn. H. В том случае, если это условие не соблюдается может про­изойти нарушение влажностного баланса.

В промышленных зданиях как правило для по­крытий применяются железобетонные плиты, утепли­тель, стяжка и многослойная кровельная гидроизоля­ция. Последняя является непроницаемой для паров. Поэтому в холодное время года зона возможной кон­денсации расположена в утеплителе или под кровель­ным ковром.

Образовавшийся зимой конденсат может испарить­ся, если в теплое время года утеплитель будет высы­хать. В противном случае сверхсорбционная влажность сохранится к началу следующего холодного периода года. Так как при увлажнении теплопроводность утеп­лителя возрастает, его толщина уже может быть недос­таточна, чтобы обеспечить параметры Rqp.

, Уменьшение термического сопротивления покры­тия приводит в свою очередь к понижению температу­ры и увеличению влажности не только в самом утеп­лителе, но и в несущих конструкциях.

В районах с низкими зимними температурами увлажнение утеплителя может привести к «промора-

Подпись: Рис. 5.24 1—упругие прокладки (толщина определяется по расчету) 2 — герметизирующая мастика, 3 — стеновая панель

живанию» сборных плит покрытия и даже их разруше­нию.

Поэтому конструкция покрытия в помещених с повышенной влажностью должна включать оклеен­ную пароизоляцию, обеспечивающую полную защиту утеплителя от диффузии влажного воздуха.

Эффективными решениями являются вентилиру­емые кровли и устройство подвесных потолков.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *