ГлавнаяПроцесс переноса влаги в наружной стене здания теплоизолированной по системе «вентилируемый фасад» может быть представлен следующим образом.
В зимний период года водяной пар из воздуха помещений, под действием разности парциальных давлений, поступает в ограждающую конструкцию. Внутри стены влага перемещается в парообразной и жидкой фазах под действием разности парциальных давлений водяного пара. В этом же направлении осуществляется перенос теплоты под действием разности температур и соответствующий ей термоградиентный перенос влаги.
Часть влаги может оставаться в толще стены, накапливаясь в течение холодного периода года в её слоях, а часть в жидкой и газообразной фазах, перемещаясь в направлении воздушной прослойки, поступает в неё. Влага, прошедшая через слои стены, разделяется на два потока. Один поток ассимилируется движущимся воздушным потоком и удаляется из прослойки. Оставшаяся влага в виде пара, перемещается в направлении поверхности облицовки.
При отрицательных температурах наружного воздуха на внутренней поверхности облицовки происходит выпадение конденсата и возможно образование инея или слоя наледи. Их образование уменьшает живое сечение прослойки, увеличивает её аэродинамическое сопротивление и снижает поток перемещающегося воздуха.
Расчёт влажностного состояния наружной стены с «вентилируемым фасадом» включает определение потока влаги диффундирующей через неё и потока воздуха движущегося в прослойке и необходимого для ассимиляции влаги.
Определение потока влаги через стену выполняется с использованием методик расчёта влажностного режима ограждений.
Однако внедрение аналитического аппарата теории влагопереноса и совместного тепло- и влагопереноса в инженерную практику сдерживается:
- отсутствием достаточного количества экспериментальных исследований по определению характеристик влагопереноса в строительных материалах;
- отсутствием удобных для практического использования аналитических решений уравнений совместного тепло- и влагопереноса.
Более широкое применение в практических расчётах, в том числе и по требованиям нормативной документации, нашли методы стационарного влажностного состояния конструкций в зимний период года, выполняемые с использованием коэффициента паропроницаемости u, мг/(м*ч*Па). Подробное изложение указанных методик выполнено ранее.
Для помещений с влажным и мокрым режимами эксплуатации, имеющими теплоизолированные наружные стены с «вентилируемым фасадом», применима модель переноса влаги, в которой не учитывается термовлагопроводность и теплота фазовых переходов, а температурное поле изменяется скачкообразно, т.е. в пределах одного шага по времени оно постоянно. В основе этой модели лежит усовершентвованный В.Г. Гагариным метод последовательного увлажнения.
Назначение воздушной прослойки в системе теплоизоляции «вентилируемый фасад» - удаление влаги, диффундирующей через стену, потоком наружного воздуха. Влагоёмкость, т.е. способность ассимилировать водяной пар, поступающего в прослойку воздуха, зависит от парциального давления и определяется его температурой и относительной влажностью
Процесс поглощения воздухом прослойки влаги наиболее доступно анализировать с использованием h — d диаграммы влажного воздуха. На рис. 9.14 показана данная задача для зимних условий эксплуатации зданий.
В прослойку поступает ненасыщенный наружный воздух (т.1). Перемещаясь в прослойке, он поглощает влагу, диффундирующую через стену, постепенно насыщаясь с повышением температуры (т.2). Фазовое состояние влаги меняется в зависимости от температуры воздуха, а также массы поступающего в него пара. С повышением парциального давления пара, изменяется степень насыщения воздуха влагой, которая постепенно приближается к максимальному насыщению (т.3). Полное насыщение воздуха влагой приводит к конденсации водяного пара на поверхностях прослойки (т.4 и т.5). А снижение температуры поверхности ниже t < 0 °C определяет переход влаги в твёрдое состояние, к образованию инея и наледи.
Процесс ассимиляции водяного пара воздухом прослойки в h - d диаграмме изображается линией, связывающей точки 1,2 и 3. А процесс конденсации пара на поверхностях прослойки - линиями 3-4 и 3-5.
Необходимый расход воздуха L, м3/ч, для ассимиляции диффундирующего водяного пара через воздушную вентилируемую прослойку, рассчитывается по выражению
где h0 - высота вентилируемой прослойки от входного до выходного отверстий, м;
b - ширина участка прослойки (расстояние между вертикальными прогонами), м;
dвых - влагосодержание воздуха на выходе из прослойки при температуре на выходе и относительной влажности воздуха ф = 98 %, г/кг с.в.;
dвх - влагосодержание воздуха на входе в прослойку при расчётной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг с.в.;
рср - средняя по высоте прослойки плотность воздуха, кг/м3, определяемая по средней температуре воздуха (формула 9.18).
Удельный поток диффундирующей влаги через наружные стены может быть определён по формуле
где jm - удельный поток пара, мг/(м2*ч):
ее и епр - соответственно действительное парциальное давление водяного пара с внутренней и наружной (в прослойке) сторон ограждения, Па;
Rn = b1/u1 + b2/u2 +...+bn/un - сопротивление паропроницанию «n» слоев наружной стены, м2*ч*Па/мг;
un - расчётный коэффициент паропроиицания материала слоя ограждающей конструкции, мг/(м*ч*Па).
Необходимые величины парциальных давлений водяного пара определяются расчётом величин температур и относительных влажностей воздуха после построения процесса в h — d диаграмме.
Относительную влажность воздуха на выходе из прослойки следует принимать равной ф = 98 %.
Расчёты, выполненные по выше изложенной методике, показали, что в зависимости от величины удельного потока влаги через стену, толщины вентилируемой прослойки должны быть в пределах:
- при jm < 200...300 мг/(м2*ч), bпр = 30...40 мм;
- при jm > 300 мг/(м2*ч), bпр = 50...60 мм.
Сопоставление результатов расчёта и натурных исследований позволили уточнить минимальные толщины «вентилируемой прослойки» для ограждений зданий с сухим и нормальным режимами эксплуатации:
- для одноэтажных зданий — b > 0,03 м;
- для зданий высотой до 12 м — b > 0,04 м;
- для зданий высотой до 26 м — b > 0,05 м;
- для зданий высотой больше 26 м — b > 0,06 м.
Толщину вентилируемой воздушной прослойки ограждений зданий с влажным и мокрым режимами эксплуатации помещений необходимо определять на основании расчёта удельного потока влаги, диффундирующей через стену, расхода воздуха на его ассимиляцию для конкретного объекта.