CC BY
8УДК 675.017.623:692.23
Ю.С. ВЫТЧИКОВ, канд. техн. наук, Самарский государственный архитектурно-строительный университет; В.М. ГОРИН, канд. техн. наук, генеральный директор, С.А. ТОКАРЕВА, директор, ЗАО «НИИКерамзит» (Самара)
Оценка паропроницаемости стеновых ограждающих конструкций из пустотелых керамзитобетонных камней
Для определения сопротивления паропроницанию многослойных ограждающих конструкций необходимо знать значения коэффициентов паропроницаемости отдельных слоев. Значения коэффициентов паропрони-цаемости строительных и теплоизоляционных материалов определяются экспериментальным путем согласно ГОСТ 25898-83 [1].
В настоящее время отсутствует методика экспериментального определения паропроницаемости фрагментов кладок из пустотелых керамзитобетонных или керамических камней.
Предлагается новый метод определения паропроницаемости фрагментов кладок из стеновых материалов, основанный на решении двумерной задачи стационарной диффузии водяного пара с помощью программного комплекса THERM 5.2, базирующегося на применении метода конечных элементов.
Дифференциальное уравнение диффузии водяного пара в стационарных условиях имеет следующий вид:
~Э2е Э2е~ Эх2 + dy2
4Y
= о,
(1)
390
Рис. 1. Схема керамзитобетонного камня
239
385
____ 530
675
-- 966 ---
— -
——__ 1111 _______
_____ __
1256
где | — коэффициент паропроницаемости материала, мг/(м-ч-Па); Ч — удельная пароемкость материала, мг/(кг-Па); у — средняя плотность материала, кг/м3; е — упругость водяного пара, Па.
Паропроницаемость строительных материалов оценивается по методике, приведенной в [1]. Для определения эквивалентного коэффициента паропроницаемос-ти стеновых камней в целом предлагается использовать поля упругостей водяного пара, полученные с помощью программного комплекса THERM 5.2.
Применение предлагаемого метода рассмотрим на примере оценки паропроницаемости фрагмента наружной стены, выполненного из пустотелых керамзитобе-тонных камней, приведенных на рис. 1.
Для определения коэффициента паропроницаемос-ти пустотелых керамзитобетонных камней необходимо знать значение коэффициентов паропроницаемости ке-рамзитобетона и воздуха. Значение коэффициента паропроницаемости воздуха равно | = 1,01 мг/(м-ч-Па) [1]. Коэффициент паропроницаемости керамзитобетона по результатам испытаний составил | = 0,103 мг/(м-ч-Па).
Сопротивление паропроницанию всего ограждения, м2-ч-Па/мг, определяем по формуле:
Rn0 = RnB
I R + Rn
(2)
где ЛПв, ЛПн — сопротивления влагообмену между воздухом и соответственно внутренней и наружной поверхностями ограждения ЛП =0,027 м2-ч-Па/мг; ЛП = 0,013 м2-ч-Па/мг [2]. В Н
Применим метод конечных элементов, реализованный в программе THERM 5.2, для анализа влажностно-го режима в условиях стационарной диффузии водяного пара через керамзитобетонный камень. Задаем граничные условия в виде коэффициентов влагоотдачи со стороны внутреннего и наружного воздуха:
=1/ЛПв= 1/0,027 = 37,04 мг/(м2-ч-Па);
ОН =1/ЛПн= 1/0,013 = 76,92 мг/(м2-ч-Па).
Сопротивление паропроницанию наружной стены при отсутствии конденсации влаги на ограждении находим по формуле:
ЛП = , (3)
П0
где ев, ен — упругости водяного пара внутреннего и наружного воздуха, Па; qn — интенсивность потока водяного пара через наружную стену, мг/(м2-ч).
Величина ев определяется по формуле:
Рис. 2. Поле упругостей водяного пара в пустотелом керамзитобетон-ном камне
е • E в 100 в
(4)
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fg.f rj ^ Г f 2 j | Lj;. | LJ й
18 август 2010
390
Рис. 3. Конструкция фрагмента стены: 1 2 - цементно-песчаный раствор
керамзитобетонные камни;
308 455 603 751 899 1046 1194
381
52
825
11
20
126
R = -
864,9
- = 1,23 м2-ч-Па/мг.
Определяем коэффициент паропроницаемости ке-рамзитобетонного камня по формуле:
^ б =
8
0,19
Rn„ - Rn„ - Rn
1,23 - 0,027 - 0,013
= 0,1мг/(м-ч-Па).
Рис. 4. Поле упругостей водяного пара в кладке из пустотелых керам-зитобетонных камней
где фв— относительная влажность внутреннего воздуха, %; Eв — упругость полного насыщения внутреннего воздуха, Па.
eв = 100• 2337 = 1285,35 Па, ев= 220 Па
при средней температуре наружного воздуха наиболее холодного месяца -13,5 оС для Самары согласно [3].
Плотность потока водяного пара через наружную стену находим по формуле:
Яп= «В (V ёв )=37,04 (1285,35-1262)= 864,9 мг/(м2-ч)
Находим сопротивление паропроницанию из выражения (3):
1285,35 - 220
Двумерное поле упругостей водяного пара в пустотелом керамзитобетонном камне приведено на рис. 2.
Аналогичным образом определяем коэффициент паропроницаемости фрагмента кладки наружной стены, которая выполнена из пустотелых керамзитобетонных камней на цементно-песчаном растворе толщиной 12 мм (рис. 3).
На рис. 4 представлено двумерное поле упругостей водяного пара в кладке из керамзитобетонных камней.
Согласно расчету коэффициент паропроницаемости кладки из пустотелых керамзитобетонных камней на цементно-песчаном растворе составляет [а =0,15 мг/(м-ч-Па). Полученное значение использовано для дальнейшего теплофизического расчета наружных стен из керамзитобетонных блоков.
Ключевые слова: сопротивление паропроницаемости, керамзитобенонный блок, диффузия водяного пара, метод конечных элементов, программный комплекс THERM, теплофизический расчет.
Список литературы
1. ГОСТ 25898—83. Методы определения сопротивления паропроницанию. М.: Минстрой России, 1983.
2. СНиП 23-01—99*. Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2003.
3. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Авок-Пресс, 2006. 256 с.
20-22 о
окгября 1 «В Щр ЛИПЕЦК о
15-я специализированная выставка
СТРОИТЕЛЬСТВО. АРХИТЕКТУРА. ДИЗАЙН.
Место проведения:
ВТЦ"КОНТИНЕНТ"
(г. Липецк, ул. Балмочных,15)
Организаторы: администрация Липецкой области
ОАО "МВЦ "Липецк-Экспо"
По нсем вопросам обращаться:
Тел./факс:(4742)22-70-76,22-72-76 [email protected]
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы- ® август 2010 19
