Оценка теплозащитных свойств наружных стен с учетом конденсации парообразной влаги (стр. 3 )

Двухслойная конструкция с тонким слоем наружной штукатурки представляет собой простую двухслойную конструкцию, описанную выше, у которой по утеплителю нанесен наружный штукатурный слой из материала Ceresit СТ-190 толщиной 4,4 мм; сопротивление паропроницанию слоя штукатурки  RП = 0,225 (м2·ч·Па)/мг.  Закономерности конденсации парообраз-ной влаги в этой конструкции представлены в табл. 3.

Таблица 3

Зависимость разности (Еi-еi) от tН по сечениям

двухслойной конструкции с тонким слоем наружной штукатурки

Температура наружного воздуха, tН0С	(Еi-еi) по сечениям ограждения, Па
На внутренней поверхности	1/2	2/3	3/4	4/5	5/6	6/7	7/8	На наружной поверхности
-6	909	946	1109	1192	1277	1303	456	8	78
-7	904	941	1107	1192	1279	1368	444	-3	70
-10	888	927	1099	1188	1279	1372	404	-29	49
-20	836	875	1044	1134	1227	1324	262	-70	18
-35	760	794	924	999	1080	1168	48	-87	7
Конструкция	Штукатурка,15 мм	Силикатный кирпич, 250 мм	Rockwool, 100 мм	Ceresit, 4,4 мм

Из  табл. 3 видно, что появление тонкого слоя наружной штукатурки резко изменяет условия конденсации парообразной влаги. Она начинается при температуре tН=-70С (на стыке слоев утеплителя и наружной штукатурки, сечение 7/8) из-за торможения водяного пара и его накопления перед штукатурным слоем.

Многослойные ограждающие конструкции отличаются большим разнообразием конструктивных решений и используемых материалов, поэтому для анализа выбраны две конструкции наружных стен, описанные в известных нормативных документах: в приложении Э свода правил СП 23-101-2004 (назовем её СП-1)  и  в  примере 2 приложения 6 Стандарта организации (РОИС)  СТО 00044807-001-2006 (СТО-1), рис. 4. Закономерности конденсации  приведены в табл. 4 и 5.

Анализ табл. 4 и 5 показывает, что процесс конденсации в СП-1 и СТО-1 аналогичен – образуется только плоскость конденсации в сечении 3/4, т. е., на наружной поверхности утеплителя. Однако, температуры начала конденсации различаются значительно: в СП-1  tНК=-160С,  а  в  СТО-1  tНК=00С.

Таблица  4

Зависимость разности (Еi-еi) от tН по сечениям многослойного ограждения СП-1

Температура наружного воздуха, tН0С	(Еi-еi) по сечениям ограждения, Па
На внутренней поверхности	1/2	2/3	3/4	4/5	На наружной поверхности
-10,2	911	913	1016	28	53	47
-15,0	896	889	1001	4	38	33
-16,0	896	872	988	-3	35	32
-20,0	870	861	970	-20	25	21
-40,0	791	767	854	-56	2	2
Конструкция	(1) гипсовая штукатурка,15 мм	(2) монолитный железобетон, 100 мм	(3) Styrofoam, 100 мм	(4) кирпичная кладка, 120 мм	(5) перлитовая штукатурка, 8 мм

Таблица 5

Зависимость разности (Еi-еi) от tН по сечениям многослойного ограждения СТО-1

Температура наружного воздуха, tН0С	(Еi-еi) по сечениям ограждения, Па
На внутренней поверхности	1/2	2/3	3/4	На наружной поверхности
1	925	930	898	19	121
0	918	924	893	-1	113
-5	886	893	867	-65	98
-20	792	790	677	-242	20
-40	672	649	371	-304	6
Конструкция:	(1) цементно-песчаная штукатурка, 20 мм	(2) кирпичная кладка, 120 мм	(3) монолитный пенобетон, 150 мм	(4) кирпичная кладка, 120 мм

Различие в величинах tНК этих конструкций можно объяснить различием в величинах  их  сопротивления  паропроницанию  (RПО): в СП-1 – 21,15, а в  СТО-1 – 3,41  (м2·ч·Па)/мг, то есть, более, чем в 6 раз, рис. 4. Чем больше величина  RПО,  тем  меньше  парообразной  влаги проходит через конструкцию и  тем  ниже  величина  tНК.

а)	б)
Рис. 4. Конструктивные  схемы многослойных  наружных  стен:  а  –  СП-1;  б  –  СТО-1

Исследования,  проведенные в этой главе, явились основой для разработки методики определения tНК и показали, что каждое конструктивное решение наружных стен имеет собственную температуру начала конденсации парообразной влаги – tНК.

В  четвертой  главе  установлено  влияние  конструкций наружных стен на закономерности конденсации в них парообразной влаги. Изучено влияние следующих трех конструктивных параметров: взаимного расположения материальных слоев; соотношения между сопротивлениями теплопередаче (Rтi) и паропроницанию (Rпi) слоев по сечению ограждения;  сопротивления паропроницанию наружного облицовочного слоя.

Взаимное расположение материальных слоев рассматривается через величину паропроницаемости этих слоев. Величина паропроницаемости слоя (Gi) является величиной, обратной сопротивлению паропроницанию слоя (Rпi) и представляет собой, так называемую, пропускную способность слоя:

  Gi=1/Rпi=1/дi/мi= мi/дi.

Расположение материальных слоев ограждения в порядке возрастания их паропроницаемости от внутренней поверхности к наружной создает условия для беспрепятственного прохождения парообразной влаги через ограждение (без торможения между слоями), в результате чего уменьшается вероятность конденсации парообразной влаги.

Соотношение между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию  слоев является важным проектным параметром наружных стен,  который влияет на процесс конденсации и определяет температуру начала конденсации парообразной влаги в ограждениях.

Известно, что каждый материальный слой ограждения характеризуется двумя теплофизическими параметрами: сопротивлением теплопередаче (Rтi) и сопротивлением паропроницанию (Rпi), однако, влияние соотношений между Rтi и Rпi по сечениям наружной стены на закономерности конденсации парообразной влаги изучены недостаточно. От величины Rтi зависит распределение температуры (фi) по сечению стены, которая, в свою очередь, определяет величину максимальной упругости водяного пара в этих сечениях (Ei), а от величины Rпi зависит распределение еi  в тех же сечениях. Таким образом, изменяя соотношения  между  Rтi  и  Rпi, можно регулировать распределение Ei и ei по сечению ограждения, то есть регулировать как  закономерности конденсации, так  и температуру начала конденсации.

Для сопоставления различных конструктивных схем ограждений, исследованных в работе, параметры Rтi и Rпi представлены в относительных единицах,  когда общее сопротивление теплопередаче (RТО) и паропроницанию (RПО) всего ограждения принимаются за единицу, а сопротивление теплопередаче и паропроницанию материальных слоев в относительных единицах отсчитывается по нарастающей от внутренней поверхности ограждения: УRтi/Rто и УRпi/RПО.  В итоге соотношение между УRтi/Rто и УRпi/Rпо  конкретной конструкции стены представляет собой некоторую траекторию на графике, где одна ось представляет сопротивление теплопередаче, а другая – сопротивление паропроницанию (в относительных единицах), рис. 5.

Сопротивление  теплопередаче   УRТi/RТО,  отн. едн.		Сопротивление  теплопередаче   УRТi/RТО,  отн. едн.
внутр. поверхн.	Сопротивление  паропроницаемости УRПi/RПО, отн. едн.	Сопротивление  паропроницаемости УRПi/RПО, отн. едн.
а)		б)
Рис. 5. Графики соотношений траекторий между сопротивлениями теплопередаче и паро- проницанию: а – в  однослойной кирпичной стене; б –  в  многослойном ограждении  СТО-1

В однослойных конструкциях (например, в стенах из кирпичной кладки)  при одинаковой структуре материала по всему сечению стены, нарастание сопротивлений теплопередаче и паропроницанию будет пропорциональным, а  траектория соотношений будет представлять собой диагональ, идущую от внутренней поверхности к наружной от точки 0 к точке А (рис. 5, а).