Оценка теплозащитных свойств наружных стен с учетом конденсации парообразной влаги (стр. 1 )

  На правах рукописи

 

САФИН  ИЛЬДАР  ШАВКАТОВИЧ

ОЦЕНКА  ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ  СВОЙСТВ  НАРУЖНЫХ  СТЕН 
С  УЧЕТОМ  КОНДЕНСАЦИИ  ПАРООБРАЗНОЙ  ВЛАГИ

Специальность 05.23.01 –  Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Казань – 2013

Работа  выполнена  в  Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении  высшего профессионального образования «Казанский  государственный  архитектурно-строительный  университет»

Научный руководитель:	доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор НИИ строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, заведующий лабораторией строительной теплофизики
кандидат технических наук, ФГБОУ  ВПО  Казанский государственный архитектурно-строительный университет, доцент кафедры «Теплоэнергетика»
Ведущая организация:	ФГБОУ  ВПО «Волгоградский  государственный архитектурно-строительный  университет»

Защита состоится « 23 »  декабря  2013 года в 1300  час  на  заседании диссертационного  совета Д 212.077.01 на базе ФГБОУ ВПО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет» ,  ауд. 3-203 (зал заседаний Ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан «  »  ноября 2013 года

Ученый секретарь

диссертационного совета 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При проектировании теплозащиты наружных стен руководствуются действующими нормативными документами, основное внимание в которых уделено энергосбережению, то есть, снижению энергии на  отопление зданий на стадии проектных  решений.

Изменению теплозащиты наружных стен в процессе эксплуатации зданий, особенно снижению теплозащиты ограждающих конструкций в результате их увлажнения конденсированной влагой действующие нормы уделяют недостаточно внимания. Раздел «Защита от переувлажнения ограждающих  конструкций» упомянутых нормативных документов выполняет лишь контрольную функцию «соответствия» или «не соответствия» требованиям норм. Раздел не содержит рекомендаций о правилах конструирования ограждающих конструкций с целью ограничения конденсации в них парообразной влаги.

Известно, что с увеличением влажности материалов снижается теплозащита наружных стен, усиливаются  все виды  коррозионных процессов, снижается их долговечность. Наиболее остро это проявилось  в современных многослойных стенах, в силу чего закономерности увлажнения наружных стен конденсированной влагой приобретают особую актуальность.

Закономерности теплопередачи и диффузии парообразной влаги через наружные стены определяются аналогичными физическими процессами, однако,  их учет для  обеспечения  теплозащиты  или  невыпадения  конденсата имеет принципиальные различия. Так, сопротивление теплопередаче стены не зависит от взаимного расположения материальных слоев ограждения, в то время как конденсация парообразной влаги в ограждении в значительной степени определяется взаимным расположением материальных слоев и свойствами этих слоев. Однако влияние конструктивных параметров наружных стен на процессы  конденсации  парообразной  влаги  изучено  недостаточно.

В связи с выше изложенным  сформулированы цель и задачи работы.

Цель работы: установление  закономерностей конденсации паро-образной влаги в основных конструктивных типах наружных стен и разработка  на этой основе  методов определения количества конденсата и изменения теплозащитных свойств ограждающих конструкций.

Задачи  работы, которые необходимо решить для достижения цели:

1. Установить зависимость конденсации парообразной влаги в основных конструктивных типах наружных стен от температуры наружного воздуха (tН).

2. Установить зависимость конденсации парообразной влаги от кон-структивных параметров  наружных стен;

3. Разработать методику определения количества  конденсата, образующегося в наружных стенах за период увлажнения.

4. Разработать методику оценки  изменения теплозащитных свойств наружных стен в зависимости от количества конденсата.

5. Разработать рекомендации по конструированию наружных стен с ограничением  конденсации в них парообразной влаги.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Введено новое понятие, ранее не использованное в строительной теплофизике: температура начала конденсации парообразной влаги в ограждающих конструкциях (tНК). Установлено, что величина tНК численно равна максимальной температуре наружного воздуха (tН), при которой в сече-нии, ближайшем к наружной поверхности стены, как правило, на стыке утепли-теля и наружного облицовочного слоя, образуется плоскость конденсации;

2. Установлены закономерности образования конденсата в про-извольном  сечении наружной стены и показано, что величина tНК определяется по зависимости разности между максимальной (Еi) и действительной (еi) упру-гостями водяного пара (Еi-еi) от tН  для заданного сечения стены при пересечении с величиной разности  (Еi-еi)= 0. Эти закономерности положены в основу разработанной методики по определению  tНК;

3. Выявлено, что для каждого конструктивного решения наружной стены  существует свое  значение  температуры  начала  конденсации  парообразной  влаги  (tНК);

4. Введено новое понятие – обобщенный конструктивный параметр наружных стен, который представляет собой отношение сопротивлений паропроницанию к теплопередаче в относительных единицах для плоскости конденсации, и получена зависимость tНК  от величины обобщенного конструк-тивного параметра, с ростом которого, снижается величина температуры начала конденсации.

Практическое значение работы:

1. Разработанные «Рекомендации по конструированию  наружных стен с ограничением конденсации в них парообразной влаги» позволят проектным организациям конструировать наружные стены заданного уровня теплозащиты с одновременным ограничением накопления влаги, а для некоторых климатических районов и полного исключения ее конденсации в ограждении, что повысит эксплуатационные качества и долговечность  ограждений.

2. Результаты исследований включены в методические указания «Разработка  конструктивного решения наружных стен и обеспечение основ-ных параметров теплозащиты», предназначенные для широкого использования  в подготовке студентов всех строительных специальностей.

Объект  исследования:  наружные  стены жилых зданий массовой застройки.

Предмет  исследования: конденсация парообразной влаги в основных  конструктивных типах наружных стен.

Достоверность результатов, научных выводов и рекомендаций обеспече-на воспроизводимостью экспериментальных результатов, сходимостью расчет-ных и экспериментальных значений, использованием расчетных программ и сертифицированного испытательного оборудования, прошедшего госповерку.

Апробация  работы.

Основные результаты исследований доложены на ежегодных научно-технических конференциях Казанского ГАСУ в  Казани в 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 годах; на  Академических чтениях РААСН по актуальным вопросам строительной физики в Москве в 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 годах; на Академических чтениях РААСН по актуальным проблемам строительного материаловедения в Казани в 2010 году; на  Втором международном Конгрессе «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ. XXI ВЕК» III-ей научно-технической конфе-ренции «Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий» в Санкт-Петербурге в 2010 году; на XI-XIII Международных Симпозиумах «Энергоресурсоэффективность  и  энергосбере-жение» в Казани в 2010-2012 годах; на Шестой Всероссийской НТСК «Интенсификация тепло-массообменных процессов в химической технологии», посвященной 90-летию со дня рождения , в Казани в 2010 году.

Работа выполнялась по плану фундаментальных НИР «Волжское региональное отделение PAACH»  № 7.3.16  на  2013-2014 годы.

Публикации. Основное содержание исследований опубликовано в 14 пе-чатных работах, в том числе, в 7 печатных работах в изданиях из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы. Текст изложен на 133 страницах, содержит 59 рисунков, 23 таблицы. Список литературы – 130 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы.

В первой главе представлен обзор и анализ научных работ и норма-тивной литературы, посвященных исследованию теплозащиты ограждающих конструкций, их влажностному состоянию, процессам паропроницания  и кон-денсации парообразной влаги. Это работы , -словского, В. Блази, , -на, ,  , , Ф. В. Уш-кова, , Е. Шильда, К. Шпайделя и других.

Анализ  литературы  позволил  принять  в качестве теоретической основы в настоящей работе графоаналитический метод Фокина-Власова, связанный с определением плоскости (или зоны) конденсации. Метод позволяет получить распределения  температуры  фi, максимальной  Еi и действительной еi упруго-стей водяного пара по сечению стены при одном значении tН. Пересечение распределений Еi  с  еi  укажет на плоскость (или зону) конденсации.