, (5)
б) требуемого сопротивления паропроницанию Rn2 тр, м2 · ч · Па/м2 , чердачного перекрытия или части конструкции вентилируемого совмещенного покрытия, расположенного между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой в зданиях со скатами крыши шириной до 24 м, определяемого по формуле
Rn2 тр = 0,012 (ев – енм), (6)
где ев - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха; определяется согласно таблице 11;
ем - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период; определяется согласно таблице 12;
енм - средняя упругость пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с минусовой среднемесячной температурой; определяется согласно таблицам 10 и 12;
rпн - сопротивление паропроницанию, м2 · ч · Па/м2 , части совмещенной конструкции, расположенной между наружной поверхностью покрытия и плоскостью возможной конденсации, определяемое по формуле (4);
Е - упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле
, (7)
где Е1, E2, Е3 - упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости конденсации, определяются при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов (согласно таблицам 10 и 11);
Z1, Z2 , Z3 - длительность, мес, зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая по таблице 10 с учетом следующих условий:
а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5ºС;
б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 ºС;
в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами выше плюс 5 ºС.
Примечание 1. При определении упругости ен для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, а упругость водяного пара внутреннего воздуха ев - не ниже средней упругости пара наружного воздуха за этот период.
Примечание 2. Плоскость возможной конденсации в однородной (однослойной) ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.
Пример № 2
Подобрать состав пароизоляционного слоя для совмещенного покрытия, конструкция которого и условия эксплуатации те же, что и в примере № 1.
Исходные данные для расчета требуемого сопротивления паропроницанию Rтрпн, по формулам (5) и (6):
ев = 9,29 мм рт.ст. или 12,38 гПа (для Киева по таблице 11) при tB = 18°С и φ = 60%;
ен = 105,5 : 12 = 8,79 гПа (для Киева по таблице 12);
енм = (3,8 + 4 + 4,8 + 4,7) : 4 = 4,33 гПа (для Киева по таблицам 10 и 12);
rпн = 4,65 м2 · ч · гПа/м2.
При этом между наружной поверхностью покрытия и плоскостью возможной конденсации (поверхностью теплоизоляционного слоя) находится кровельный ковер, сопротивление паропроницанию которого составляет, м2 · ч · Па/м2 (см. таблицу 3 основного текста):
три слоя рубероида по трем слоям битума толщиной по 2 мм каждый 3 х 1,1 + 3 х 0,3 = 4,2
защитный слой битума толщиной 3 мм с бронирующей посыпкой 1,5 х 0,3 = 0,45
Всего: Rпн = 4,2 + 0,45 = 4,65
Е = ( 3,81 х 2 + 5,63 х 3 + 16,09 х 7)=11,43 гПа;
при этом:
Е1 = 2,86 мм рт.ст. или 3,81 гПа Е2= 4,22 мм рт.ст. или 5,63 гПа Е3 = 12,07 мм рт.ст. или 16,09 гПа Z1= 2; Z2 = 3; Z3 = 7 |
(по таблицам 10 и 11 для tcp = - 5,55 °С); (по таблицам 10 и 11 для tcp = - 0,9 °С); (по таблицам 10 и 11 для tcp = 14,13 °С); (для Киева по таблице 10). |
Требуемое сопротивление паропроницанию из условий недопустимости накопления влаги в совмещенном покрытии определяется по формуле (5):
м2 · ч · гПа/г.
По таблице 3 основного текста норм такое сопротивление паропроницанию может обеспечить пароизоляционный ковер из одного слоя рубероида, наклеенного на горячем битуме, покрытый сверху слоем горячего битума с наклейкой теплоизоляционного материала (Rп = 1,68), или окраска основания под теплоизоляционный слой каучуковой мастикой (Rп = 1,74).
Требуемое сопротивление паропроницанию перекрытия чердачных крыш или вентилируемого совмещенного покрытия определяется по формуле (6):
= 0,012 (12,38 – 4,33) = 0,1 м2 · ч · гПа/г.
По таблице 3 основного текста норм такое сопротивление паропроницанию может обеспечить окраска основания под теплоизоляционный слой горячим битумом за 1 раз (Rп = 0,3) или прокладочная пароизоляция из одного слоя пергамина (Rп = 0,33).
3 Осушающая вентиляция
Расчет влажностного режима совмещенных крыш предусматривает обеспечение необходимых условий, исключающих конденсацию (накопление) влаги в толще конструкции.
Решающим мероприятием по предупреждению конденсации влаги в совмещенных покрытиях является устройство в них воздушной прослойки, продухов и каналов над поверхностью и в толще теплоизоляционного слоя при обеспечении их вентиляции наружным воздухом; отсутствие при этом конденсации паров в толще совмещенного покрытия может быть обеспечено в случае, когда разница между количеством пара, поступающего в воздушную прослойку через часть покрытия, находящегося под ней, и количеством пара, которое может удаляться через часть покрытия, находящегося над ней, будет равным или меньшим того количества пара, удаление которого обеспечивает вентиляция прослойки, продухов и каналов. Обеспечение этого условия выражается следующей расчетной зависимостью
, (7)
где ев - то же, что и в формулах (5) и (6);
енхол - средняя величина упругости пара наружного воздуха, гПа, в холодный период года; определяется по данным таблиц 10 и 12 по формуле
,
где Σехол - сумма средних величин упругости пара наружного воздуха всех месяцев, имеющих среднюю температуру меньшую чем минус 5 ºС; определяется по таблицам 10 и 12;
Nхол - количество месяцев, имеющих среднюю температуру меньшую чем минус 5 ºС; определяется по таблице 10;
епр - упругость водяного пара, гПа, в воздушной прослойке, продухах и каналах, которая определяется из следующего уравнения регрессии для холодного периода:
епр = а · енхол + b
где a, b - числовые значения коэффициентов, отвечающих той или иной схеме вентиляции совмещенных крыш; принимаются то таблице 13;
ΣRo1 - сумма сопротивлений паропроницанию, м2 · ч · гПа/г, слоев покрытия, находящихся ниже воздушной прослойки; определяется по формуле (4) и данным таблицы 1;
ΣRo2 - сумма сопротивлений паропроницанию, м2 · ч · гПа/г, слоев покрытия, находящихся выше воздушной прослойки; определяется по формуле (4) и данным таблицы 1;
m - количество влаги, г/м2 · ч, удаляемой из толщи 1 м2 совмещенного покрытия с воздухом вентиляционной системы; определяется по формуле
, (8)
где fв, fпр - абсолютная влажность, г/м3, соответственно воздуха в помещениях под покрытием и воздушной прослойки в толще покрытия; определяется по формулам:
;
где tн - средняя температура, ºС, наружного воздуха в холодный период года; определяется по таблице 10;
k - понижающий коэффициент, учитывающий способность утеплителя накапливать и отдавать влагу; определяется по номограмме на рисунке 2;
S - площадь покрытия, м2;
Q - количество воздуха, м3/ч, проходящего через вентиляционную систему в сутки; определяется по формуле
Q = 3600(νвп δвп l + νпд Fпд + νкан Fкан),
где νвп, νпд, vкан - средняя скорость движения воздуха в прослойке, продухах и каналах, м/сек; принимается по таблице 13 в зависимости от принятой схемы вентиляционной системы;
δвп - толщина воздушной прослойки, м; принимается 1 мм (0,001 м);
/ - длина, м, кромки воздушной прослойки, которая соединяется с наружным воздухом (вдоль примыканий и карнизов);
Fпд - суммарная площадь, м2, поперечного сечения всех продухов и флюгарок; принимается по схемам таблицы 14;
Fкан - суммарная площадь, м2, поперечного сечения всех каналов и флюгарок; принимается по схемам таблицы 14.
Обеспечение (или необеспечение) расчетной зависимости (7) зависит от выбора вентиляционной системы воздушной прослойки, продухов и каналов по вариантам, приведенным в таблице 14.
Пример № 3
Определить необходимую схему вентиляции для совмещенного покрытия, конструкция и условия эксплуатации которого рассмотрены в примерах № 1 и № 2, при следующем дополнении: в составе покрытия на поверхности теплоизоляционного слоя из пенобетона предусмотрено устройство выравнивающей стяжки толщиной 30 мм из цементно-песчаного раствора с наклейкой по ней кровельного ковра на подкладке из перфорированного рубероида, обеспечивающей образование воздушной прослойки толщиной 1 мм между кровельным ковром и поверхностью стяжки; покрытие многопролетное плоское, ширина пролета 18 м. Исходя из этого, схема вентиляции может быть одна из трех (КН-2, КН-6 или КН-8), приведенных в таблице 14.
Исходными данными для проверки, которая из этих схем удовлетворяет расчетную зависимость (7), будут:
ев = 9,29 мм рт.ст. или 12,38 гПа; при tB = 18 ºС и φ = 60%; |
для Киева по таблице 11 |
гПа, исходя из того, что Σехол = 3,8 + 4; nхол = 2 |
|
|
для Киева по таблицам 10 и 12; |
епр = 0,66 х 3,9 + 2,01 = 4,62 гПа, при этом а = 0,66, b = 2,01 |
по таблице 13 для системы вентиляции типа КН; |
ΣRo1 = 4,16 м2 · ч · гПа/г, включающее железобетон толщиной 60 мм - 0,6 : 0,03 = 2,0 (μ = 0,03 по таблице 1); |
|
пароизоляция: один слой рубероида 1,1 |
(по таблице 3 основного текста); |
один слой битума толщиной 2 мм 0,3 |
(по таблице 3 основного текста); |
пенобетон толщиной 100 мм 0,1 : 0,23 = 0,43 |
(μ = 0,23 по таблице 1); |
выравнивающая цементно-песчаная стяжка толщиной 30 мм 0,03 : 0,09 = 0,33 |
(μ = 0,09 по таблице 1) |
Всего:ΣRo1 = 2 + 1,1 + 0,3 + 0,43 + 0,33 = 4,16.
ΣRo2 = 4,65 м2 · ч · гПа/г (из расчета примера № 2);
г/м2 · ч
при этом
;;
tH = (-5,9) + (-5,2) : 2 = -5,55 |
(для Киева по таблице 10); |
k = 0,65 |
(для пенобетона по номограмме на рисунке 1); |
S = 60 x 54 = 3240 м2 |
(по плану покрытия на рисунке 2). |
При расположении элементов вентиляционной системы по схеме, приведенной на рисунке 2,а,
Q = 3600(0,2 х 0,228 + 0,4 х 0,016 + 0,6 х 0,024 + 0,6 х 0,1104 + 0,6 х 0,044 = 788,5 м3,
при этом
δпр · l = 0,001 (2 х 54 + 2 х 60) = 0,228;
Fпд = 8 (0,1 x 0,02) = 0,016;
Fфл = 6 (0,1 x 0,04) = 0,024;
Fкан = 23 (0,08 х 0,06) = 0,1104;
Ефк= 16(0,15 x 0,06) = 0,144.
Коэффициент вентиляции (0,228 + 0,016 + 0,024 + 0,1104 + 0,144) : 3240 = 0,00016.
По таблице 13 при коэффициенте вентиляции больше 0,0001
Vвп = 0,2; Vпд = 0,4; Vкан = 0,6; Vф = 0,6.
Пригодность выбранной схемы вентиляции типа КН-2 из условий расчетной зависимости (7)
1,885 - 0,155 = 1,710, что больше 1,156.
Схема КН-2 не удовлетворяет расчетную зависимость. Количество водяного пара, которое она может удалить (1,156 г/м2 · час), меньше того количества (1,710 г/м2 · час), которое поступает в толщу совмещенного покрытия.
Рассмотрим схему КН-5; при размещении элементов вентиляции по этой схеме (рисунок 2,б)
Q = 3600 (0,2 х 0,228 + 0,4 х 0,056 + 0,6 х 0,124 + 0,6 х 0,1824 + 0,6 х 0,144) = 1216,8 м3,
при этом
δпр · l = 0,001 (2 х 54 + 2 х 60) = 0,228;
Fпд = 28 (0,1 x 0,02) = 0,056;
Fфл = 31 (0,1 x 0,04) = 0,124;
Fкан = 38 (0,08 х 0,06) = 0,1824;
Ефк= 16(0,15 x 0,06) = 0,144.
Коэффициент вентиляции (0,228 + 0,056 + 0,124 + 0,1824 + 0,144) : 3240 = 0,00023.
По таблице 13 при коэффициенте вентиляции большем 0,0001
Vвп = 0,2; Vпд = 0,4; Vкан = 0,6; Vф = 0,6;
г/м2 · ч.
В этом случае количество водяного пара, которое может удалить вентиляционная система (1,787 г/м2·ч), больше того количества (1,710 г/м2 · ч), которое поступает в толщу совмещенного покрытия; таким образом, схема КН-5 удовлетворяет расчетную зависимость (7) и принимается к реализации.
Таблица 1
Теплотехнические характеристики строительных материалов и изделий
Материал |
Характеристики материала в сухом состоянии |
Расчетное массовое соотношение влаги в материале (при условиях эксплуатации по таблице 2) W, % |
Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по таблице 2) |
|||||||
|
Плотность γ0 , кг/м3 |
Удельная теплоемкость Со, кДж/кг ºС |
Коэффициент теплопроводности λ0 , Вт/м ºС |
|
теплопроводности λ, Вт/м ºС |
теплоусвоения (при периоде 24 ч.), S, Вт/м2 ºС |
паропроницания, μ, мг/м.ч.ПА |
|||
|
|
|
|
А |
Б |
А |
Б |
А |
Б |
А, Б |
I Бетоны и растворы |
||||||||||
1 Железобетон |
2500 |
0,84 |
1,69 |
2 |
3 |
1,92 |
2,04 |
17,98 |
16,95 |
0,03 |
2 Бетон на гравии или щебне из природного камня |
2400 |
0,84 |
1,51 |
2 |
3 |
1,74 |
1,86 |
16,77 |
17,88 |
0,03 |
3 Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон |
600 |
0,84 |
0,16 |
5 |
10 |
0,20 |
0,26 |
3,03 |
3,78 |
0,26 |
4 То же |
500 |
0,84 |
0,14 |
5 |
10 |
0,17 |
0,23 |
2,55 |
3,25 |
0,30 |
5 Перлитобетон |
600 |
0,84 |
0,12 |
10 |
15 |
0,19 |
0,23 |
3,24 |
3,84 |
0,30 |
6 Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат |
600 |
0,84 |
0,14 |
8 |
12 |
0,22 |
0,26 |
3,36 |
3,91 |
0,17 |
7 То же |
400 |
0,84 |
0,11 |
8 |
12 |
0,14 |
0,15 |
2,19 |
2,42 |
0,23 |
8 -"- |
300 |
0,84 |
0,08 |
8 |
12 |
0,11 |
0,13 |
1,68 |
1,95 |
0,26 |
9 Цементно-песчаный раствор |
1800 |
0,84 |
0,58 |
2 |
4 |
0,76 |
0,93 |
9,60 |
11,09 |
0,09 |
10 Цементно-шлаковый раствор |
1400 |
0,84 |
0,41 |
2 |
4 |
0,52 |
0,64 |
7,00 |
8,11 |
0,11 |
11 То же |
1200 |
0,84 |
0,35 |
2 |
4 |
0,47 |
0,58 |
6,16 |
7,15 |
0,14 |
12 Цементно-перлитовый раствор |
1000 |
0,84 |
0,21 |
7 |
12 |
0,26 |
0,30 |
4,64 |
5,42 |
0,15 |
13 То же |
800 |
0,84 |
0,16 |
7 |
12 |
0,21 |
0,26 |
3,73 |
4,51 |
0,16 |
II Кирпичная кладка и облицовка природным камнем |
||||||||||
14 Глиняный кирпич обычный сплошной на цементно-песчаном растворе |
1800 |
0,88 |
0,56 |
1 |
2 |
0,70 |
0,81 |
9,20 |
10,12 |
0,11 |
15 Керамический пустотный кирпич на цементно-песчаном растворе |
1600 |
0,88 |
0,47 |
1 |
2 |
0,58 |
0,64 |
7,91 |
8,48 |
0,14 |
16 Силикатный кирпич сплошной на цементно-песчаном растворе |
1800 |
0,88 |
0,70 |
2 |
4 |
0,76 |
0,87 |
9,77 |
10,90 |
0,11 |
17 Силикатный пустотный кирпич на цементно-песчаном растворе |
1500 |
0,88 |
0,64 |
2 |
4 |
0,70 |
0,81 |
8,59 |
9,63 |
0,13 |
18 Гранит, гнейс и базальт |
2800 |
0,88 |
3,49 |
0 |
0 |
3,49 |
3,49 |
25,04 |
25,04 |
0,008 |
19 Мрамор |
2800 |
0,88 |
2,91 |
0 |
0 |
2,91 |
2,91 |
22,86 |
22,86 |
0,008 |
III Дерево, изделия из него и других органических материалов |
||||||||||
20 Сосна и ель поперек волокон |
500 |
2,30 |
0,09 |
15 |
20 |
0,14 |
0,18 |
3,87 |
4,54 |
0,06 |
21 Сосна и ель вдоль волокон |
500 |
2,30 |
0,18 |
15 |
20 |
0,29 |
0,35 |
5,56 |
6,33 |
0,32 |
22 Плиты древесноволокнистые и древесностружечные |
600 |
2,30 |
0,11 |
10 |
12 |
0,13 |
0,16 |
3,93 |
4,43 |
0,13 |
23 То же |
400 |
2,30 |
0,08 |
10 |
12 |
0,11 |
0,13 |
2,95 |
3,26 |
0,19 |
24 -"- |
200 |
2,30 |
0,06 |
10 |
12 |
0,07 |
0,08 |
1,67 |
1,81 |
0,24 |
25 Плиты фибролитовые на портландцементе |
600 |
2,30 |
0,12 |
10 |
15 |
0,18 |
0,23 |
4,63 |
5,43 |
0,11 |
26 То же |
400 |
2,30 |
0,08 |
10 |
15 |
0,13 |
0,16 |
3,21 |
3,70 |
0,26 |
27 -"- |
300 |
2,30 |
0,07 |
10 |
15 |
0,11 |
0,14 |
2,56 |
2,99 |
0,30 |
28 Пакля |
150 |
2,30 |
0,05 |
7 |
12 |
0,08 |
0,07 |
1,30 |
1,47 |
0,49 |
IV Теплоизоляционные материалы |
||||||||||
29 Плиты полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном вяжущем |
350 |
0,84 |
0,091 |
2 |
5 |
0,09 |
0,11 |
1,46 |
1,72 |
0,38 |