Расчет тепловлажностного режима наружного ограждения

Расчет тепловлажностного режима наружного ограждения необходимо начинать с построения графика распределения температур, парциальных давлений водяного пара и максимальных парциальных давлений водяного пара в толще ограждения.

Определяем температуру на границе каждого слоя ограждения по следующей формуле:

,

где - температура на внутренней поверхности n-го слоя ограждения, считая нумерацию слоев от внутренней поверхности ограждения;

- термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции от внутренней поверхности конструкции до рассматриваемой плоскости, м²·⁰С/Вт;

q – тепловой поток

В нашем проекте мы воспользовались другим методом – графическим. Теоретической основой этого метода является уравнение теплового баланса, по которому плотность теплового потока при стационарном режиме величина постоянная и равна отношению разности температур любого слоя к его термическому сопротивлению:

Таким образом, если по оси абсцисс последовательно отложить сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности, термические сопротивления слоев и сопротивление теплоотдаче наружной поверхности, то линия падения температуры – прямая под углом , тангенс которого .

Для графического определения температур после расчета общего сопротивления теплопередаче на горизонтальной оси откладывают все сопротивления, а по вертикальной – температуры от расчетных значений t_в до t_н

На крайних ординатах находим точки, соответствующие расчетным температурам внутреннего t_в и наружного t_н воздуха. Соединяем эти точки прямой линией, пересечение которой с соответствующими ординатами дают возможность определить по шкале искомые температуры.

Сопротивление паропроницанию R_μ , , слоя ограждающей конструкции следует определять по формуле:

,

где - толщина слоя, м.,

- расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/м·ч·Па, принимаемый по приложению А СНБ 2.04.01-97 и занесённый в табл.№1.

Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев:

Тогда

Количество пара, которое может пройти через конструкцию определяется по формуле:

,

где - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетных температуре и влажности этого воздуха, и определяемое по формуле:

,

где - расчетная относительная влажность, %, внутреннего воздуха, принимаемая по таблице 4.1 СНБ 2.04.01-97.

- максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре этого воздуха, принимаемое по приложению Ж СНБ 2.04.01-97:

Получаем .

- парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, при средней температуре наружного воздуха за отопительный период, определяемое по формуле:

,

где - расчетная относительная влажность, %, наружного воздуха за отопительный период, принимаемая по таблице 4.4 СНБ 2.04.01-97: ,

- максимальное парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, при средней температуре за отопительный период, принимаемое по приложению Ж СНБ 2.04.01-97: .

Получаем .

Тогда

Парциальное давление водяного пара в любом слое ограждающей конструкции определяется по формуле:

Разбиваем ограждающую конструкцию на участки и по графику распределения температур определяем максимальные парциальные давления водяного пара:

№				δ i, м
1	17.44	1957	1135.2	0
2	16.844	1918.28	874.19	0.08
2’	7	1001	746.94	0.07
3	-1.44	542.76	619.7	0.06
4	-1.66	532.64	423.94	0.06

Наносим вычисленные значения парциальных давлений водяного пара и давлений насыщения водяным паром слоёв контрукции на миллиметровку.

Положение плоскости возможной конденсации в ограждающей конструкции следует определять по результатам расчета температурного и влажностного полей в толще ограждающей конструкции при средней температуре наружного воздуха за отопительный период путем сопоставления значений расчетного и максимального парциальных давлений водяного пара. Плоскостью возможной конденсации следует считать ближайшее к внутренней поверхности конструкции сечение, перпендикулярное направлению теплового и влажностного потоков, для которого расчетное парциальное давление водяного пара выше максимального парциального давления водяного пара, соответствующего температуре ограждения в данном сечении. Зоной реальной конденсации следует считать зону, ограниченную на графике плоскостями, перпендикулярными направлению теплового и влажностного потоков, проходящими через точки пересечения кривой парциальных давлений насыщения с касательными, проведёнными из точек с е_в и е_н к данной кривой.

Из графика видно, что ломаная парциальных давлений пересекает кривую насыщения в двух точках, образуя зону конденсации. Поэтомуопределяем требуемое сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности панели до плоскости возможной конденсации:

м²чПа/мг;

где - сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности ограждения.

- максимальное парциальное давление, Па, водяного пара в плоскости возможной конденсации.

м²чПа/мг;

Данная конструкция панели не отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, т.к.

R_п – сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах то внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации

м²чПа/мг;

Для выполнения требований СНБ необходимо предусмотреть пароизоляцию с сопротивлением паропроницанию:

м²чПа/мг;

Наилучшим материалом для пароизоляции по приложению И СНБ 2.04.01-97 является полиэтиленовая плёнка с δ =0, 16 мм и R_П=7, 3 м²·ч·Па/мг, которую нужно расположить между теплоизоляционным слоем и внутренним керамзитовым слоем панели.

С учётом пароизоляции повторно определяем значения парциальных давлений в толще ограждений конструкций и строим график по новым значениям парциальных давлений е. Для этого по формуле определяем сопротивление паропроницанию с учётом пароизоляционного слоя:

Количество пара, которое может пройти через конструкцию определяется по формуле:

Заново определяем парциальное давление:

Аналогичные расчеты производим для средней температуры наружного воздуха самого холодного месяца при средней относительной влажности

Строим график зависимости сопротивления теплопередачи от толщины ограждающих слоев. По графику находим расчетные значения температур на границах слоев.

№				δ i, м
1	16.8	1913	1135.2	0
2	16.5	1877	976.7	0.08
5	16.4	1877	542.8	0.00016
2’	3.8	856	388.25	0.07
3	-7.3	330	269.4	0.06
4	-7.7	318	269.2	0.06

В этом случае кривая насыщения не пересекает ломаную парциальных давлений, значит в январе в толще конструкции не выпадет конденсат.

Расчет тепловлажностного режима показывает, что наша конструкция пригодна к эксплуатации.