Расчет тепловлажностного режима плоской чердачной неэксплуатируемой крыши

 

Поскольку Jdes>> Jreq , то требование СНиП 23-02-2003 к конструкции покрытия по воздухопроницаемости выполнено.

 

2.5. Сопротивление  покрытия паропроницанию

Расчетная температура tint, °C, и относительная влажность внутреннего воздуха jint, %: для жилых помещений tint = 21,5 °С (согласно ГОСТ 30494), jint = 54 % (согласно СНиП 23-02-2003).

Расчетная зимняя температура text", °C, и относительная влажность наружного воздуха jext, %, принимаются равными, соответственно, средней месячной температуре и средней относительной влажности наиболее холодного месяца. Для города Грозный наиболее холодный месяц январь. Согласно табл. П.13 и П.2 приложения

text" = -3,8 °С;

jext = 89 %.

Согласно СНиП 23-02-2003 плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

При tint = 21,5 °С, Еint = 2592 Па.

При jint = 54 %, еint = (54/100)·2592 = 1399 Па;

Парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации определяем по формуле:

Е = (Е1z1 + E2z2 + Е3z3) / 12,

Сопротивление теплопередаче внутренней поверхности покрытия, равно Rsj=1/aint=1/8,7 = 0,115 м2·°С·Вт;

Термическое сопротивление ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации

Re =0,148+0,1+0,056+2,81= 3,1 м2·°С·Вт

Сопротивление покрытия теплопередаче равно

Ro=3,39 м2·°С·Вт.

Продолжительность и соответствующие температуры зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов для климатических условий города Грозный составляют:

1) весенне-осенний период (январь, февраль, март, ноябрь, декабрь):

z1 = 5 мес;

t1 = [-3,8 - 2,0 + 2,8+4,5-0,7] / 5 = 0,8 °С;

t1 = 21,5 - (21,5 – 0,8) (0,115 + 3,1) / 3,39= -13,3 °С;

Е1 = 190 Па;

2) летний период (апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь):

z2 = 7 мес;

t2 = (10,3+16,9+21,2+23,9+23,2+17,8+10,4) / 7 = 17,7 °С;

t2 = 21,5 - (21,5 – 17,67) (0,115 + 3,1) / 3,39 = 9,97 °С.

Е2 = 1211 Па.

Таблица 5.

Период	ti, °С	z, мес	ti, °С	Е, Па
Весенне-осенний (декабрь, январь, февраль, март,ноябрь)	0,8	5	-13,3	190
Летний (апрель, май, июнь, июль, август ,сентябрь, октябрь)	17,7	7	9,97	1211

 

Результаты расчета температуры в плоскости возможной конденсации

Парциальное давление водяного пара Е в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции составляет

Е = (190·5 + 1211·7) / 12 = 1347Па.

Ωe=7,3 м2·ч·Па/мг.

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период считаем равным парциальному давлению насыщенного пара Eextср при средней месячной температуре за годовой период, которая в нашем случае составляет 10,4 ºС:

eextср= 1262 Па.

Определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации:

Ωreq*= (1399 - 1347) 7,3 / (1347 - 1262) = 4,47 м2·ч·Па/мг.

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию Ωreq** из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берем продолжительность и среднюю температуру этого периода равными:

z0 = 90 сут,

t0 = -2,2 °С.

Температуру t0 в плоскости возможной конденсации для периода z0 определяем по формуле:

t0 = tint – ( tint – t0)(Rsi+Re)/Ro,

t0 = 21,5 - (21,5 + 2,2) (0,115 + 3,10) / 3,39 = -0,98 °С.

Парциальное давление водяного пара Е0 в плоскости возможной конденсации определяем по графику на рис. 3 при t0 = -0,98 °С:

Е0 = 561 Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами e0ext принимаем равной упругости насыщенного пара при температуре t0 = -2,2 °С:

e0ext= 511Па.

Коэффициент h определяем по формуле :

h = 0,0024 (561 - 511)90/7,3=1,48.

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в выбранном нами утеплителе (плит из пенополивинилхлорида), согласно СНиП 23-02-2003, составляет DWav=25%.

Определим Ωreq** по формуле:

Ωreq**=0,0024·90(1394-561)/(125·0,12·25+1,48) = 0,48 м2·ч·Па/мг.

Ωreq***= 0,0012 (еint -e0ext)=0,0012(1394-511)=1,0648 м2·ч·Па/мг.

Определяем сопротивление слоев покрытия паропроницанию Ω по формуле

Ω = δ/m, результаты сводим в табл. 6.

Таблица 6

Характеристика слоев и сопротивление покрытия паропроницанию

№ слоя	Материал слоя	Плотность γ0, кг/м3	Толщина δ, м	Расчетный коэффициент паропроницаемости μ, мг/(м·ч·Па)	Расчетное сопротивление паропроницанию Ω, м2·ч·Па/мг
1	Пенополистирол	50	0,008	0,02	0,4
2	Штукатурка	900	0,26	0,16	1,6
3	ж/б плита	2500	0,115	0,03	3,8
4	Пароизоляция (п/э пленка 2 слоя)	930	0,0002	0,000022	9,1
5	Теплоизоляция	125	0,180	0,23	0,8
6	Цементно-песчаная стяжка	1200	0,046	0,14	0,3
Сумма			0,6		16,0

 

Сопротивление покрытия паропроницанию Ωо определяем по формуле

Ωо = Ωint+ Ω 1+ Ω 2+…+ Ω n+ Ω ext с учетом сопротивления влагообмену у внутренней и наружной поверхностей:

Ωо = 26,6·10-3+16,0+13,3·10-3= 16,04 м2·ч·Па/мг.

При сравнении полученного значения Ωо с нормируемыми значениями устанавливаем, что

Ωо > Ωreq*> Ωreq** (16,04 > 4,47 > 0,48).

Следовательно, покрытие удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-2003 в отношении сопротивления паропроницанию.

 

 

Расчет распределения парциального давления водяного пара по толщине покрытия и определение возможности образования в покрытии конденсата. Определяем парциальное давление водяного пара внутри и снаружи покрытия:

tint = 21,5 °С; jint = 54%;

еint = (54/100)·2592 = 1399 Па;

text = -3,8 °С;

jext = 89 %.

eext = (89/100)410 =365 Па.

Определяем температуры ti на границах слоев по формуле

ti = tint – ( tint – text)(Rsi+SRi)/Ro ,

 нумеруя от внутренней поверхности к наружной, и по этим температурам определяем максимальное парциальное давление водяного пара Еi по графикам зависимости E=f(t) на рис. 2 и 3.

tint = 21,5 - (21,5 + 3,8) (0,115) / 3,39= 20,6 °С;

Еτint =2431 Па;

t12 = 21,5 - (21,5 + 3,8) (0,115 + 0,148) / 3,39= 19,5 °С;

Е12 = 2261 Па;

t23 = 21,5 - (21,5 + 3,8) (0,115 + 0,248) / 3,39= 18,8 °С;

Е23 =  2150Па;

t34 = 21,5 - (21,5 + 3,8) (0,115 + 0,304) / 3,39=18,4°С;

Е34 = 2121 Па;

t45 = 21,5 - (21, + 3,8) (0,115 + 0,304) / 3,39= 18,4°С;

Е45 =2121  Па;

t56 = 21,5 - (21,5 + 3,8) (0,115 + 3,114) / 3,39= -2,6 °С;

Е45 =495  Па;

text = 21,5 - (21,5 + 3,8) (0 ,115 + 3,193) / 3,39= -3,2 °С;

Еtext = 459 Па;

Рассчитаем действительные парциальные давления ei водяного пара на границах слоев по формуле

еi = еint – (еint – еext)(Ω int+ΣΩ i)/Ω 0,

и установим распределение точек росы по толщине ограждения (по координате x). Результаты расчета представлены в табл. 7

Таблица 7

Результаты оценки возможности конденсации пара внутри покрытия

Граница слоев	x, м	SRi, (м2·°С)/Вт	ti, °С	Ei, Па	SΩi, м2·ч·Па/мг	еi, Па	tрос, °С
int-1	0	0	20,6	2431	0	1399	11,9
1-2	0,008	0,148	19,5	2261	0,4	1371	11,6
2-3	0,026	0,248	18,8	2150	2,0	1268	10,4
3-4	0,115	0,304	18,4	2121	5,8	1023	7,2
4-5	0,0002	0,304	18,4	2121	14,9	438	-4,1
5-6	0,046	3,114	-2,6	495	15,5	398	-4,9
6-ext	0,339	3,19	-3,2	459	16,0	365	-6,1

Нанесем на график (рис. 4) значения температур в толще покрытия и точек росы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Выполненные теплотехнические расчеты показали, что существующая ограждающая  конструкция не удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» по сопротивлению теплопередаче. Принятое на основании теплотехнических расчетов конструктивное решение  чердачного перекрытия  позволяет исключить указанные недостатки.

Нормируемое сопротивление теплопередаче: Rreq=3,26 м2·°С/Вт

Сопротивление теплопередаче после утепления: Ro=3,39м2·°С/Вт

Утепленное чердачное перекрытие  также удовлетворяет требованиям по теплоустойчивости, воздухо- и паропроницаемости. Условия для конденсации влаги в данной конструкции исключены, как в ее толще, так и на внутренней поверхности.