Приложение Д. Пример расчета влагонакопления в многослойной стеновой конструкции с облицовочным каменным слоем

Приложение Д

Пример расчета влагонакопления в многослойной стеновой конструкции с облицовочным каменным слоем

Д.1 Введение

В настоящем приложении представлена оценка влагонакопления в трехслойной стеновой конструкции с облицовочным слоем из лицевого керамического кирпича.

Расчеты выполнены применительно для климатических условий Санкт-Петербурга. Рассмотрены два варианта расчета - с невентилируемой и с хорошо-вентилируемой воздушной прослойкой (см. п. Д.2), расположенной между теплоизоляционным слоем и облицовочным слоем стены. Для сравнительной оценки влажностного режима указанных вариантов конструктивное исполнение наружных стен принято идентичным, с одной и той же толщиной теплоизоляционного слоя (150 мм).

Д.2 Объект и методы исследования

Объектом исследования является многослойная наружная стеновая конструкция с облицовочным каменным слоем. С целью оценки влияния конструктивного решения наружных стен на их влажностный режим расчет выполнен для двух вариантов конструктивного исполнения ограждения:

- с невентилируемой воздушной прослойкой (вариант 1, см. рисунок Д.1);

- с хорошо-вентилируемой воздушной прослойкой (вариант 2, см. рисунок Д.2).

Согласно классификации, принятой в международном стандарте ISO 6946, воздушные прослойки (зазоры) подразделяются на невентилируемые (замкнутые), плоховентилируемые и хорошовентилируемые прослойки.

Воздушную прослойку следует рассматривать как невентилируемую (замкнутую) в случае, если между прослойкой и наружной средой отсутствует слой теплоизоляции, но имеют место незначительные отверстия, расположенные так, чтобы не позволить воздушному потоку проникать в прослойку. При этом площадь отверстий не превышает (см. п. 5.3.2 стандарта ISO 6946):

- 500 мм2 на 1 погонный метр протяженности фасада для вертикальной воздушной прослойки (при горизонтальном направлении воздушного потока);

- 500 мм2 на 1 м2 площади поверхности горизонтальной воздушной прослойки.

Примечание. Дренажные отверстия (weep holes) в виде незаполненных раствором вертикальных швов в лицевом слое из кирпича обычно удовлетворяют указанным выше критериям и по этой причине могут не рассматриваться как вентиляционные отверстия.

Плохо-вентилируемой прослойкой является воздушная полость с ограниченным проникновением воздушного потока из внешней среды через отверстия площадью, , изменяющейся в следующих диапазонах (см. п. 5.3.3 стандарта ISO 6946):

- 500 мм2 < < 1500 мм2 на 1 погонный метр протяженности фасада для вертикальной воздушной прослойки (при горизонтальном направлении воздушного потока);

- 500 мм2 < < 1500 мм2 на 1 м2 площади поверхности горизонтальной воздушной прослойки.

Хорошо-вентилируемой воздушной прослойкой называется воздушная полость с открытыми отверстиями между ней и наружной средой, площадь отверстий которой составляет (см. п. 5.3.4 стандарта ISO 6946):

- более 1500 мм2 на 1 погонный метр протяженности фасада для вертикальной воздушной прослойки (при горизонтальном направлении воздушного потока);

- более 1500 мм2 на 1 м2 площади поверхности горизонтальной воздушной прослойки.

Примечание. При наличии в составе ограждающей конструкции хорошо вентилируемой воздушной прослойки ее термическое сопротивление, а также термическое сопротивление слоев, расположенных между прослойкой и наружной средой, при расчете общего сопротивления теплопередаче не учитывается.

Требуемый уровень тепловой защиты наружных стен обеспечивается применением эффективных теплоизоляционных изделий.

Оценка влажностного режима ограждающих конструкций выполнена в соответствии с требованиями Международного стандарта ISO 13788. Расчетная оценка влажностного режима основана на определении максимального количества влаги в зоне конденсации в годовом цикле.

Рисунок Д.1 Расчетная схема наружной стены с невентилируемой воздушной прослойкой:

1 - внутренняя штукатурка; 2 - внутренний слой кирпичной кладки; 3 - теплоизоляция; 4 - невентилируемая воздушная прослойка (технологический зазор); 5 - облицовочный каменный слой

Рисунок Д.2 Расчетная схема наружной стены с хорошо-вентилируемой воздушной прослойкой:

1 - внутренняя штукатурка; 2 - внутренний слой кирпичной кладки; 3 - теплоизоляция; 4 - воздушная прослойка, вентилируемая наружным воздухом; 5 - облицовочный каменный слой

Д.3 Расчет влажностного режима

Д.3.1 Исходные данные для расчета

Исходные данные для расчета приняты согласно п.п. 9.7.5-.7.14.

Д.3.1.1 Параметры наружного климата

Среднемесячные значения температуры наружного воздуха для указанных пунктов строительства приняты согласно СП 131.13330. Ввиду отсутствия в указанном документе данных по среднемесячным значениям относительной влажности наружного воздуха эти характеристики приняты в соответствии со справочными данными СНиП II-А.6-. Параметры наружного климата (температура и относительная влажность воздуха ) приведены в таблице Д.1.

Таблица Д.1. Параметры наружного климата для расчета влажностного режима ограждающей конструкции

Месяц	Параметры наружного климата
	Район строительства: Санкт-Петербург
	, °С
Январь	-,6	0,86
Февраль	-,3	0,84
Март	-,5	0,78
Апрель	4,5	0,73
Май	10,9	0,66
Июнь	15,7	0,68
Июль	18,3	0,71
Август	16,7	0,77
Сентябрь	11,4	0,81
Октябрь	5,7	0,84
Ноябрь	0,2	0,87
Декабрь	-,9	0,88

Д.3.1.2. Параметры микроклимата в помещении

Среднемесячные значения температуры и относительной влажности внутреннего воздуха вычислены в зависимости от температуры наружного воздуха согласно п. 13.3.2.

Параметры микроклимата в помещении (температура и относительная влажность внутреннего воздуха ) приведены в таблице Д.2.

Таблица Д.2. Параметры микроклимата в помещении для расчета влажностного режима ограждающей конструкции

Месяц	Параметры микроклимата в помещении
	Санкт-Петербург
	, °С
Январь	20,0	0,33
Февраль	20,0	0,34
Март	20,0	0,39
Апрель	20,0	0,45
Май	20,5	0,51
Июнь	22,9	0,56
Июль	24,2	0,58
Август	23,4	0,57
Сентябрь	20,7	0,51
Октябрь	20,0	0,46
Ноябрь	20,0	0,40
Декабрь	20,0	0,36

Д.3.1.3 Расчетные теплотехнические характеристики материалов

Расчетные теплотехнические характеристики материалов ограждающей конструкции приведены в таблице Д.3.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций определяются влажностным режимом помещения и зоной влажности. На основании данных СП 54.13330 (п. 9.3) влажностный режим помещений - сухой (при температуре внутреннего воздуха 20 °С и относительной влажности 50%). Согласно СП 131.13330 (приложение В) Санкт-Петербург находится во влажной зоне. Условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б.

Термическое сопротивление невентилируемой воздушной прослойки (вариант 1) принято равным 0,15 м2К/Вт (таблица Е.1 СП 50.13330), влияние хорошо-вентилируемой воздушной прослойки (вариант 2) учтено при задании граничных условий (п. Д.3.1.4).

Таблица Д.3. Расчетные теплотехнические характеристики материалов

Номер слоя	Материал	Теплопроводность , Вт/(мК), при условиях эксплуатации		Паропроницаемость , мг/(мчПа)
		А	Б
1	Раствор сложный = 1700 кг/м3	0,7	0,87	0,098
2	Внутренний каменный слой: кладка из камня пустотелого 2,1 НФ ( = 800 кг/м3) на цементно-песчаном растворе (ГОСТ 530)	0,27	0,35	0,14
3	Теплоизоляционный слой	0,037	0,039	0,389
4	Воздушная прослойка	-	-	-
5	Облицовочный каменный слой: кладка из кирпича ( = 1400 кг/м3) на цементно-песчаном растворе (ГОСТ 530)	0,49	0,55	0,13

Д.3.1.4 Граничные условия

Граничные условия тепло- и влагообмена ограждающих конструкций с окружающей средой приняты согласно п.п. 9.7.12-.7.14.

Сопротивление теплообмену у наружной поверхности ограждающих конструкций принято равным: по варианту 1 - = 0,04 м2К/Вт; по варианту 2 - = 0,1 м2К/Вт (по справочным данным). Согласно принятым допущениям (см. п. 9.7.12) при использовании хорошо-вентилируемой воздушной прослойки слои конструкции, лежащие между прослойкой и наружным воздухом, в расчете не учитываются.

Сопротивление теплообмену у внутренней поверхности ограждающих конструкций принято согласно данным, представленным в таблице 9.5 (при горизонтальном направлении теплового потока), = 0,13 м2К/Вт.

Согласно данным, представленным в п. 9.7.14, сопротивление влагообмену у наружной поверхности ограждающей конструкции принято равным 3,710-3 м2чПа/мг, у внутренней поверхности - = 11,110-3 м2чПа/мг.

Д.3.2 Расчет влагонакопления в ограждающих конструкциях в годовом цикле

Расчет влагонакопления в ограждающих конструкциях в годовом цикле выполнен в соответствии с методикой, приведенной в разделе 9.7.

За начало расчета принят октябрь.

Определение плоскости конденсации влаги в рассматриваемых ограждающих конструкциях выполнено по предельно допустимому состоянию увлажнения в наиболее холодный месяц года согласно п.п. 9.7.15 - 9.7.18.

Определение плоскости конденсации влаги выполнено на основании расчета профилей парциального давления водяного пара и давления насыщенного водяного пара в ограждении согласно приложению Г.

Оценка влажностного режима ограждающих конструкций выполнена на основе годового баланса влаги.

Д.4 Расчет влагонакопления

Д.4.1 Конструкция с невентилируемой воздушной прослойкой

Результаты расчета показывают (рис. Д.3), что в рассматриваемой конструкции плоскость конденсации расположена на стыке невентилируемой воздушной прослойки и облицовочного слоя. Координата плоскости конденсации = 0,43 м.

Рисунок Д.3. К определению плоскости конденсации влаги в наружной стене с невентилируемой воздушной прослойкой (январь)

Для каждого месяца года находится количество влаги, накапливаемой в плоскости конденсации. Далее определяется количество влаги, накопленной в ограждении с начала расчета (табл. Д.4).

Таблица Д.4 Результаты расчета влажностного режима наружной стены с невентилируемой воздушной прослойкой в годовом цикле

Месяц	Количество влаги, накапливающейся в плоскости конденсации, кг/м2
	в течение месяца	с начала расчета
Октябрь	0	0
Ноябрь	6,09351	6,09351
Декабрь	0,0412	0,04729
Январь	0,05023	0,09752
Февраль	0,04609	0,14361
Март	7,46311	0,15107
Апрель	-,08104	0,07003
Май	-,24876	0
Июнь	0	0
Июль	0	0
Август	0	0
Сентябрь	0	0

Результаты расчета показывают, что в период с ноября по март в рассматриваемой конструкции происходит влагонакопление. Максимальное количество влаги в конструкции за месяц отмечается в январе (0,05023 кг/м2), с начала расчета - в марте (0,15107 кг/м2). В период с марта по май происходит сушка конструкции. Анализ годового баланса влаги показывает, что систематического влагонакопления в конструкции в течение года не происходит. Однако, прирост влаги в конструкции в период влагонакопления указывает на возможность переувлажнения облицовочного каменного слоя.

Д.4.2 Конструкция с хорошо-вентилируемой воздушной прослойкой

Результаты расчета показывают (рис. Д.4), что в рассматриваемой ограждающей конструкции плоскость конденсации отсутствует. Влагонакопление в течение года отсутствует. Таким образом, устройство хорошо-вентилируемой воздушной прослойки позволяет улучшить влажностный режим наружной стены.

Рисунок Д.4. К определению плоскости конденсации влаги в наружной стене с хорошо-вентилируемой воздушной прослойкой (январь)

Наличие хорошо-вентилируемой воздушной прослойки между облицовочным каменным слоем и слоем теплоизоляции приводит к выравниванию градиента температур по толщине облицовочного каменного слоя, что уменьшает разницу абсолютных значений деформации внутренней и наружной поверхностей лицевого кирпичного слоя и тем самым увеличивает его эксплуатационный срок службы и долговечность.