Строительная теплофизика (стр. 8 из 9)
, (2.48)где Rп. в-х, Rп. н-х - сопротивления паропроницанию, от точки х до соотвенственно внутреннего и наружного воздуха, м2. ч. Па/мг.
Рис.9. Распределение парциального давления и давления насыщения водяных паров по сечению ограждения
Вопросы для самоконтроля.
1. Причины выпадения влаги на поверхности или в толще ограждения.
2. Отрицательные последствия выпадения влаги на поверхности или в толще ограждения.
3. Чем отличаются гидрофильные строительные материалы от гидрофобных?
4. Какова структура большинства строительных материалов?
5. Какие три формы видов связи влаги со строительным материалом по природе энергии связывания и величине энергетическиого уровня Вы знаете?
6. Что такое влажный воздух?
7. Что такое парциальное давление водяных паров во влажном воздухе?
8. Из чего складывается барометрическое давление влажного воздуха?
9. Что такое относительная влажность воздуха?
10. Какой воздух называется насыщенным водяным паром?
11. Какая температура носит название точки росы?
12. Каковы условия отсутствия конденсата в какой-либо точке сечения ограждающей конструкции?
13. Как определяется весовая влажность материала?
14. Как определяется объемная влажность материала?
15. Что такое равновесная влажность материала?
16. Что такое сорбция и десорбция? *
17. В чем проявляется сорбционный гистерезис?
18. Что является потенциалом переноса водяного пара в ограждающих конструкциях?
19. В чем состоит диффузия пара сквозь ограждение?
20. Что такое паропроницание?
21. Что такое паропроницаемость?
22. Чему количественно равна паропроницаемость материала μ?
23. Что такое пароизоляция?
24. Физический смысл сопротивления паропроницанию слоя?
25. Что такое общее сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции?
26. Напишите формулу общего сопротивления паропроницанию ограждения.
27. Как определить парциальное давление водяных паров в воздухе при известных его температуре tв и относительной влажности φв?
28. Чем определяется давление насыщенных водяных паров?
29. Начертите качественную картинку распределения парциального давления водяных паров в двухслойной стенке при известных давлениях в окружающих средах eв и eн, если μ1> μ 2.
30. Начертите качественную картинку распределения парциального давления водяных паров в двухслойной стенке при известных давлениях в окружающих средах eв и eн, если μ1< μ 2.
31. Напишите формулу для определения парциального давления водяных паров на внутренней поверхности двухслойной стенки eвн. пов при известных давлениях в средах eв и eн, толщинах слоев δ1 и δ2, паропроницаниемостях μ1 и μ 2.
32. Напишите формулу для определения парциального давления водяных паров на наружной поверхности двухслойной стенки eн. пов при известных давлениях в средах eв и eн, толщинах слоев δ1 и δ2, паропроницаниемостях μ1 и μ2.
33. Напишите формулу для определения парциального давления водяных паров между слоями двухслойной стенки e при известных давлениях в средах eв и eн, толщинах слоев δ1 и δ2, паропроницаниемостях μ1 и μ2.
34. Напишите формулу для определения парциального давления водяных паров ex в любом сечении многослойной стенки при известных давлениях в средах eв и eн, толщинах слоев δi, паропроницаниемостях μi.
2.3 Воздухопроницаемость наружных ограждений
2.3.1 Основные положения
Воздухопроницаемостью называется свойство строительных материалов и ограждающизх конструкций пропускать сквозь себя поток воздуха, воздухопроницаемостью считают также расход воздуха в кг, который проходит через 1м2 ограждения за час G, кг/ (м2. ч).
Воздухопроницанием через ограждения называют процесс проникновения воздуха сквозь их неплотности. Проникновение воздуха снаружи внутрь помещений называется инфильтрацией, а из помещения наружу - эксфильтрацией.
Различают два типа неплотностей, через которые осуществляется фильтрация воздуха: поры строительных материалов и сквозные щели. Щели образуют стыки стеновых панелей, щели в переплетах окон и в местах прилегания окна к оконной коробке и т.д. Кроме сквозной поперечной фильтрации, при которой воздух проходит через ограждение насквозь в направлении. перпендикулярном поверхности ограждения, существует, по терминологии Р.Е. Брилинга [5], еще два вида фильтрации - продольная и внутренняя.
Вообще говоря, воздухопроницаемостью обладают все наружные ограждения, но в расчете теплопотерь обычно учитывается только инфильтрация через окна, балконные двери и витражи. Нормы плотности остальных ограждений исключают возможность сквозной воздухопроницаемости, ощутимо влияющей на тепловой баланс помещения.
Как уже было сказано в гл.2, для пароизоляции ограждающих конструкций с их внутренней стороны делается плотный слой. Этот слой обычно достаточно воздухонепроницаем для поперечной фильтрации. Однако, если с наружной стороны фасадный слой не плотный, может происходить продольная фильтрация, заключающаяся в том, что под воздействием ветра холодный наружный воздух проходит внутрь ограждающей конструкции и в другом месте выходит из нее. Этим вызываются дополнительные теплопотери.
У современных наружных стен с вентилируемым фасадом в слоях из минеральной ваты, пенополистирола или других вспененных материалов может наблюдаться продольная фильтрация [10], которая местно снижает приведенное сопротивление этих конструкций за счет выноса фильтрующимся воздухом теплоты в атмосферу.
Даже, если с обеих сторон ограждающей конструкции обеспечена хорошая защита от проникновения воздуха, а внутренние слои выполнены из воздухопроницаемых материалов, движение воздуха внутри конструкции может возникнуть из-за разности температур в толще ограждения по типу движения воздуха в замкнутых воздушных прослойках. Однако, внутренняя фильтрция, как правило, не увеличивает заметно коэффициент теплопередаче ограждения.
Инфильтрация и эксфильтрация и, вообще, любая фильтрация воздуха возникают под воздействием перепадов полных давлений воздуха∆P, Па, с разных сторон ограждения.
То есть, потенциалом переноса воздуха через материалы и ограждающие конструкции является разность давлений воздуха изнутри здания и снаружи. Она объясняется, во-первых, различной плотностью холодного наружного воздуха и теплого внутреннего - гравитационной составляющей и, во-вторых, действием ветра, создающего положительное дополнительное давление в набегающем потоке с наветренной стороны и разрежение с подветренной - ветровой составляющей.
2.3.2 Разность давлений на наружной и внутренней поверхности ограждений
Известно, что в столбе газа статическое гравитационное давление переменно по высоте.
Гравитационное давление Ргр, Па, в любой точке наружного воздуха на высоте h от поверхности земли, равно
(2.49)где Ратм -атмосферное давление на уровне условного ноля отсчета, Па;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
ρн - плотность наружного воздуха, кг/м3.
Ветровое давление Pветр, Па, в зависимости от направления ветра на разных поверхностях здания будет различным, что в расчетах учитывается аэродинамическим коэффициентом С, показывающим какую долю от динамического давления ветра составляет статическое давление на наветренном, боковых и подветренном фасадах.
Избыточное ветровое статическое давление на здание пропорционально динамическому давлению ветра ρн. v2/2 при его скорости v, м/с.
Скорости ветра измеряются на метеостанциях на высоте 10 м от земли на открытой местности.
В застройке и по высоте скорость ветра изменяется. Для учета изменения скорости ветра в различных типах местности и на разной высоте применяется коэффициент kдин, значения которого регламентированы СНиП 2.01.07-85* [31]. Коэффициент kдин, учитывающий изменение ветрового давления по высоте h, там представлен в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:
А - открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.
Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h- при высоте сооружения h до 60 м и 2 км - при большей высоте.
В соответствии с вышесказанным ветровое давление на каждом фасаде равно
(2.50)гдеrн - плотность наружного воздуха, кг/м3;
v - скорость ветра, м/с;
c - аэродинамический коэффициент на расчётном фасаде;
kдин - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по [31].
По СНиП 2.01.07-85* [31] для большинства зданий величина аэродинамического коэффициента на наветренной стороне равна cн=0,8, а на подветренной - cз= - 0,6.