ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Воздухопроницаемость

1. В тепловом отношении воздухопроницаемость дает некоторую добавочную теплопотерю, а в санитарном отношении—некоторую

nhBffadaiioinia і Иаіпро хиаттифєоя {jiiHHaifOHhOid

іО'^СЧСЧС£>^Г^СООСОСЧСОГ".-+<Г''. СО СОСО СО СО г-н <£>Jr - СО - р сг. t—

co'ddc'd о о‘г-Г o'о о *-7 о о

- - Э1Ш

I

-ai/Hlixoduoa ooinioi/oilbou ooIiiqo

Г— О СЧ СЧ —і СО Ю —1 О О СС СОсОО) г-н Ю СЧ^СЧ СОО_ СО r-CDO СЧ

--- 1 Г-Н г—1 »—« Г-н I 1 г-н т—н О Г-н *—1 «—1 о Г-Н ур-1

ЯОКІЧХ0

ХІЧНХ0ІГІ1 - ЦП ''it ОІШЗІ'ИИЮСІиОЗ

і і ««г | ~.°г і 1 II I 1

1 * о о о о 1 о о 1 1 1 * 1

"//[‘o = ЯОНПХЭ

хічніґоооаз - xrn zu aiiHoimnxodiio^)

С1С>1 1 I 1 СО I ОЭ СО I | сч

о о 1 1 оо 1 о" о 1 о о 1 1 о

0 = ЦЗХЭОВОИ

хічвт. Огеоя - xm hi aiiiiairanxodnco

с с о' о о о с О С 1 о*" ©ООО

С Г / 11,3 Ню

— -4- — =----------------------- 1-------- SIIHOI/nHIodllon

I I 11

CJ C4 О? СЧ сч О СЧ СЧ С Ч СЧ сч сч сч сч сч^ о о*о о о о о“o'0 00 0000

•u *x и нягїХхеяАхгн

Sy

‘ИОКОХИНІ/ОІІСЄ •— дППЭ1ГОИХО(1||ОЭ

1 1 1 1 1 1 1 1°Я°Ло| і

о о о о о

Baadalf

aaoica хээа amiairanxoduco P

tClO-HrHOO-fOMNNN 1 СЧОС

со^юю1 г^_гт7 о 0*000*00 00 о~оо о~о

iWBdocjudii omaadawBH on у iibBX'adaiiox'uax 1.1011190 хнаіітіфео}[

111 1 111 1 1 1 1 1 1 1 1

АхэьХ XwoH4iraxnnoBda oa у iihBWadaiioifiiax rjornQo хмзигшфєол

t"- СО ^ о со ю со со *—• ю со t'— О СО с— *-» со со С ^ г^со -^сс ь - о о о" о о о о о - Г о* o' 0" ^ о о

яояииов оічг

C'lW’tlOObCOOOTHOJCO'tfON »—н »-ч •—і »—* г—і г-н т—ч г—ч С4* СЧ СІ СЧ СЧ СЧ (М

lihBiradauovuax цаГпоо хнанпифєоя ниннэвзню^

(N оо ю О О О О) СО ю М Сті ^ lO ГГ^СЧ со СЧ__'“t5P. Г-7 ■—(НгиН-нН!—« »—■ •—• >—1 >—1 «—•

— annaL'iiiixoduoa ootiiQO

1C -*» ^

CCOOONrHrHxfrtOO^CN (Dh - С - ОС t>^cc Г^,ОС^С£^СС to CO C£^

0 0 o*’o 000000000

кэ g я вэяоя нова anaai-anxodno;)

1 I 1 1 1 I 1 S' 1 1 1 1 1

аоігвнвя хшшіАгвоа wanнаьоївяя oa biiweh oxoiraxoxaXii amiai/aiixodaoQ

1 t 1 1 II 1 1 i-i 1 11

pi иинохэ ’HadxXHn amiai/anxodiio3

CO 05 cc Ь Ю

CC CO *—» Ю oc 1 І СОїОЮ n n I 1 01 CO Г—<

^ 0 0 0 0 c5 0 0 o' o' o‘

Tv

-а НЯ11ЭХЭ ({ЭПШЭН8 0HH3l’HIIXOdlIOr) 'P

«'^•ХГССЮ *T ’ГГ ^ЮЮСЧЮЬЮО I 1 »—( CO *—h

Г-н I I rH CN-4 0000000 cTo cT

(шу) аоігвявя xmimAtfeoa и пішов - оівна oa axooHlfoaoduoimax ввнвасіз

1 ! 1 1 1 1 112-S-i! I

аяиохэ данliadiXiia oa1-/ хнанпифєо}{

1ОО1О cc •—< 1-0 COtDNbOtOO j І CN^COCC CQ 0*00 ООО о" 1 ’ ooo“

аянзхэ дэншэна oa l-{ хиэипифео>[

0 lO Ю I0i0«0 . СЧ r-hqoiccІ I d0

ooo'ocjoo 1 1 нОгч

ВЯІІ01/0

-odu oxoaaxoxa. tu oiHiocnHxoduof)

ОЮІОіОіОіО, л’

1 - і-г-і-і ІМ^ *000000* 1 1 1 1 о

СЇ / 5)3

= MHUhiiirag

СЧ СЇ СЧ CN ^ОА СЧ СЧ СЧ СЧ СІ СЧ СС

о о о о о о~о о о <р о о~о

Hivodogndsi oiiiuaciaweu ou HhBttadouoiruax иаїпоо хнантшфєол

СЧ to ж ОО W-H

z- 1 їі 1 1S-1 “ 1 1

ХхэьА ХкоичвэхинавФэ ou ц HhEX'ndauoL-nox ifolngo інаиїїифєоя

Г-н сп CO Tf ОІСЧСІОСЧІО^- •— О

ВОНИ1ЧОІҐ

»-нСЧСО^ЮСОГГ-Г-СООО^^С

г-нгнСЧ

вентиляцию внутренних помещений ’. Однако, поскольку идет речь о естественной пористости наших обычных ограждений, а не о щелях н вообще местных дефектах их выполнения, обе указанные величины обычно очень невелики. Та и другая выражаются количеством возпуха в литрах, протекающего через ограждения в 1 час. По прежним исследованиям (главным образом Ланга) эта величина, которую обо­значим через I, пропорциональна площади ограждения (F) и разности давлення (Др) по ту и другую его сторону; таким образом имеем:

(0

/=РГ - Ар.

Здесь р — коэфициеит пропорциональности — есть в то же время коэфициеит воздухопроницаемости данной конструкции ограждения, т. е. обозначает количество воздуха в литрах, передавае­мое в I час через 1 м* данного ограждения при разности давления с обеих сторон к 1 мм вод. ст. (аналогично величине коэфициента внутренней теплопроиицаемостн и предыдущих главах). В свою оче­редь этот, коэфициеит зависит, с одной стороны, от свойств материала ограждения, а с другой — он обратно пропорционален его толщине. Обозначим через у коэфициеит воздухопроницаемости материала, т. е. количество возауха в литрах, проходящее в 1 час через 1 .и2 стенки из этого материала толщиной в 1,0 м и при разности давлений в 1 м. и; тогда имеем:

где с есть толщина ограждения в метрах. Если ограждение составлено из нескольких материальных слоев с соответствующими величинами у,, с,, е2..., го аналогично выводам предыдущих глав имеем:

Величины коэфициентов у для некоторых материалов по Лангу и Тнхельману даны в приложении XI, где материалы предположены в совершенно сухом состоянии.

При наличии влажности воздухонроиодпость материалов сильно уменьшается. Так, по опытам Ланга после 48-часового пропитывания водой воздухопроницаемость составляла в процентах от первоначаль­ной величины для сухого состояния:

у пористых ІІЗВЄС1ІШКОВ (туфов) около 50% „ обыкновенных КИрПІІ[29]К'І! ... 0

о

'/о

„ раствора * . .

„ бетона н портланд-цемента

Из этого видно, что падение воздухопроницаемости от увлажнения тем сильнее, чем мельче зерна материала.

Для таких слоев ограждения, как окраска, обои а т. п., в силу их крайне незначительной и притом неопределенной толщины, опытами и вычисле­ниями определяются обычно величины не для у, а прямо для,3. Так, К. Хенки на основании опытов Данга нашел следующие примерные величины J3:

TOC o "1-5" h z для известковой окраски.... около 4

, клеевой за 2 раза окраски. „ 1,5

„ масляной „ 2 „ „ . О

, жидкого стекла..................... О

„ обоев...................................... 0,4—0,5

то же на клею............................................... 0,3

Для определения величины / в формуле (/) надо еще знать вели­чину Ар. Разность давления в комнатном и наружном воздухе, как известно, различна по величине, а обычно также и по знаку, для разных высот внутреннего помещения: вверху его она обычно поло­жительная в пользу внутреннего воздуха, внизу—-отрицательная, а на некоторой средней высоте (нейтральной зоне) равна 0. Эти соотноше­ния наглядно демонстрируются тем фактом, что при пробивке иа указанных высотах трех одинаковых отверстий мы получим через ннжпне из них преимуществешю приток холодного наружного воздуха, через верхнее — выход внутреннего, а в среднем сеченнн два одинаковых течения в ту и другую стороны[30]. При указанном. распределении давлений абсолютная величина их. разностей зависит от разности тем­ператур наружного и внутреннего воздуха, или, что то же, от раз­ности их объемного веса при их температурах. Предположив ней­тральную зону по середине высоты помещения h м и назвав через и объемные веса воздуха в килограммах для 1 м[31] или в миллиметрах водяного столба при наружной и внутренней температуре, мы получим среднюю разность давлений для ограждения, лежащего ниже или выше нейтральной зоны:

АР = 4 (si — [32]J - О)

Величины s, и s2 берутся по соответствующим таблицам физики (или из руководств по отоплению и вентиляции, например Рнтчель—Гребер[33].

Но разность давлений создается не только разностью температур. Другой причиной ее може г быть действие ветра на наружную поверх­ность ограждений; так, при перпендикулярном направления ветра получаются давления (по Каммереру—см. „Die konstruktiven Grundla - gen“ в списке источников)

Скорость ветра

1

о

4

8

12

в м/сек

Давление в мм вод. ст.

0,10

0,25

1,1

4,2

9,5

В обычных условиях обе причины разности давлений—температура и ветер — дают весьма небольшие величины: 0,5—1,0 мм вод. ст. обе вместе.

Возвратившись теперь к формуле (/), увидим, что воздухообмен /, исчисляемый по величинам р = - - на основании таблицы (приложе­ние. XI) и по разностям давлений Атакже составляет весьма незна­чительную величину; для нашей обычной стены в 21/, кирпича это составляет примерно около 3—4 л/м‘г час, да и то лишь при отсут­ствии таких сопротивлений для воздухопроницаемости, как обои, мас­ляная или клеевая окраска.

Легко видеть, что такой обмен воздуха не имеет почти никакого вентиляционного значения в обычных случаях практики каменного строительства. На 1 м - ограждений в наших постройках приходится обычно от 1 до 3 м'л (1 ООО—3 ООО л) воздуха, а нормы смены его не спускаются ниже половинного обмена его в 1 час. Из этого видно, что естественная вентиляция через кирпичную стену составляет в общем менее 1% от нормальной вентиляции.

Соответственно этому незначительна и связанная с этим тепловая потеря; она определяется по формуле:

с=ттікгД/;'/г‘5і''?(гь~7н)- Ф)

где с есть теплоемкость I мй воздуха (с—0,31), в среднем это дает для стены в 21/„ кирпича менее 1 tcxajijM2 час при расчетной разности температур у нас в 48°, когда общая теплопередача составляет около 45 ккал.

неточным.

тельностн

j

!

I I

і t

Рис. 28.

2. Изложенный выше метод Ланга для расчета воздухопроницае­мости ограждений оказался по последующим исследованиям весьма Работы Гозебруха, Райша и др. доказали, что в действи - расход воздуха через стенку не пропорционален разности давлений и не обратно пропорционален толщине стенки (предполагая ее однородной). Вместо того имеется гораздо более сложная зависимость. Причины этого состоят в сле­дующем. Закон Ланга был бы справедлив лишь в том случае, если бы капилляры стенки представляли собой прямые трубки с одним лишь сопротивлением трения без местных сопротивлений в виде углов, сужений и расширений и тому подобных (включая сюда сопротивления входа и выхода на поверхностях) и если бы течение воздуха в них было всегда ламинарным. Реальные же условия весьма отличны от того и другого: местные сопротивления много­численны в капиллярах, а течение переходит из ламинар­ного в турбулентное при перепадах давлений (Ар), раз­личных для разных тел (у крупнозернистых — при меньших пере­падах). Эго делает невозможными упомянутые выше пропорциональ­ности. Достаточно пояснить это одним маленьким примером. Пусть имеем в стенке АВ (рис. 28) капилляр с одним местным сопротивлением кроме сужения и расширения на поверхностях. Если возьмем половинную стенку АС, куда не входит это местное сопро­

тивление, то расход через такую стенку Судет, очевидно, не вдвое более, чем через АВ, а гораздо ббльшим, так как имеем в стейке сквозной канал; практически это сводится к укорочению капилляра большему, чем сокращение толщины стенки. То же относится и к ту­пиковым (Несквозным) капиллярам.

Так же и рост перепала давлений отразится на расходе через АВ сильно или слабо в зависимости от крупности капилляра, так как в крупном течение скорее перейдет в турбулентное, а с тем вместе - возрастет и значение местных сопротивлений, образующих около себя вихревые заторы.

Первая попытка выйти из этих затруднений принадлежит немецкому исследователю Райту. Вместо учета связи расхода I с Ар и ев от-

Ар

дельности он поставил его в зависимость прямо от —, т. е. от гра­диента давления (по толщине стенки), полагая, что по крайней мере в пределах некоторых значений этого градиента будет иметь место-

приблизительная пропорциональность ему расхода и следовательно постоянство коэфициента воздухопроницаемости. В приложении XI приводим таблицу Райша *, построенную по этому принципу. Коэфи­циенты выражены в ма воздуха на 1 м толщины стенки, 1 м~ ее

поверхности, при разности давлений в 1 мм вод. ст. и в 1 час вре­мени. Для величин ~2— даны те же пределы их (от 0), в каких

сохраняет постоянство коэфициеит.

Однако и это построение не бесспорно. По крайней мере одна из наших лабораторий, а именно Лаборатория инфильтрации ЦНИГ1С (инж. Р. Е. Брилинг и Б. Ф. Васильев) оспаривает на основании своих опытов правильность коэфициентов Райша даже в указанных им пре­делах градиентов. Поэтому лаборатория выступает с собственными предложениями по этому вопросу. Прежде всего ею установлены следующие основные положения.

а) Расход воздуха, проходящего через однородную стенку, не про­порционален перепаду давлений Ар: при росте последнего расход отстает от него. Причина этого заключается в переходе течения воз­духа через капилляры в турбулентное[34], которое наступает тем ранее,, чем более порист материал; при этом, как известно, получают особое влияние завихрения около местных сопротивлений. Ланг определял свои коэфициенты при перепадах давления около 100 мм вод. ст. При уменьшении перепадов до величин, наиболее интересующих нас в практике (0—10 мм), его коэфициенты должны быть сильно уве­личены 8.

б) Расход фильтрации ие обратно пропорционален толщине одно­родной стенки: с ростом толщины расход уменьшается быстрее этого роста. Причина этого уже выяснена нами выше (вне зависимости от аргументации Л. П.). Это расхождение оказывается тем большим, чем - менее воздухопроницаемость материала. Одной из важнейших причин этой последней зависимости является (по справедливому мнению J1. И.) влияние местных сопротивлений входа и выхода из капилляра (на поверхностях), которые, естественно, больше при тонких капиллярах.

1-1-

с

При столь сложных взаимоотношениях[35] нет возможности дать определенные коэфициенты воздухопроницаемости материалов, годные при разных перепадах давлений и толщинах стенки. Что касается самых расходов, то они могут быть определены при заданном перепаде давлений по следующим функциям Л. И. от толщины слоя о:

apii Sj < o.,,

при о S„.

Здесь Ъ и Qj — толщина и расход воздуха для испытанного в ла­боратории некоторого стандартного образца материала (например для •3j = 5 см), 3„ и Q2 — то же для рассчитываемого образца, а вели­чина с— так называемый коэфициеит отклонения. Для его лаборатор­ного определения необходимо, очевидно, произвести опыт с двумя толщинами для каждого материала (чтобы определить с из вышепри­веденных уравнений). После этого могут быть составлены таблицы для различных толщин данного материала. Однако они будут отно­ситься лишь к одному перепаду давлений, для других перепадов все это должно воспроизводиться вновь, или должна быть приготовлена кривая зависимости от перепадов. Из этого видно, как далеко еще дело от того положения, когда можно быстро произвести расчет для всякой заданной толщины стенки—даже только однородной — и для любого перепада давлений.

3. Если на основе всех позднейших данных увеличить коэфициенты Ланга, все же величины воздухообмена через сплошные участки огра­ждений оказываются крайне малыми и не могли бы иметь самостоя­тельного практического значения. Иное дело — различного вида не­плотности в соединениях элементов ограждения, швы, щели, например в стенах из бревенчатой рубки (пазы), в очень тонких кирпичных стенах ('/„ кирпича) с кладкой без залива нрыском или в таких ограждениях, как створные окна и наружные двери, в которых даже при закрытом состоянии имеется некоторая щель по всему периметру створной части. Когда эти периметры не заклеены наглухо (как эго делается у нас с окнами на зиму), то воздухопроницаемость через них во много раз превосходит рассмотренные выше величины. Так, по германским данным теплопотеря жилых помещений путем инфиль­трации наружного воздуха достигает обычно 15—20% от общей теплопотерн[36] вместо того 1%, который получен нами выше но Лангу.

Si

Еще больше эти потери в промзданиях, где часто цеха имеют наруж­ные порота, створные окна и такие же верхние фонари для целей аэрации (летней). При обычно большой высоте цехов, особенно горя­чих, в них получается еще значительный температурный градиент по высоте, который оказывает весьма большое влияние па фильтрацию воздуха через неплотности. Но более всего влияет конечно сила ветра, создающая полпор с одной стороны здания или фонаря и раз­режение с противоположной. В Америке принято учитывать величину воздухообмена на 1 пог. м створного периметра в зависимости от скорости ветра. Ниже приводится одна из подобных американских таблиц, где дан воздухообмен в ж3/чдс.

Инфильтрация в лт'/час через 1 пог. м щелей, окон и дзерей1

Скорость ветра в м

Одиварное окно

Двойное окно

Балконная дверь

1

1,44

0,86

2,88

1,5

2,16

1,26

4,32

2

2,88

1,72

5,76

2,5

3.5

2,10

7,00

3

4,2

2,52

8,40

3,5

5,04

3,0

10,0

4

5,7

3,4

11,4

4.5

6,4

3,8.

12,8

5

7,2

4,3

14,4

5,5

7,9

4,7

15,8

6

8,4

5

10.8

6,5

9,3

5,5

18.6

7

16,0

6

20,0

7,5

10,8

6,4

21,6

8

11,4

6,8

.22,8

Проникание в ограждения водяных паров и их конденсация

4. Ограждение обычно разделяет собою две атмосферы с. разными температурами и влажностью. Так как почти все основные строитель­ные материалы проницаемы для газов (кроме металлов, стекла и некоторых других), то через ограждение протекают водяные пары из атмосферы с большим их содержанием и упругостью в атмосферу с меньшим содержанием. Если ограждение однородно, то процессы входа и выхода из пего водяных паров проходят примерно в одина­ковых условиях, и потому такие ограждения в общем не подвержены внутреннему конденсату в них паров. Но если иа пути выхода водя­ных паров из ограждения имеются слои с малой паропроницаемостью сравнительно с предыдущими, то происходит задержка паров в кон­струкции и конденсация их, преимущественно в холодных зонах огра­ждения. Ограждение увлажняется, начиная изнутри, мокнет, теряет спои теплозащитные свойства, а при наличии в нем органических материалов начинается процесс их гниения (грибок). В холодильниках, где этот процесс происходит летом близ внутренней поверхности ограждения, конденсат вызывает еще и вредный прогрев ограждения скрытой теплотой конденсации.

Прежде чем рассматривать конкретно эти дефекты ограждений и меры борьбы с ними, остановимся кратко на теоретической стороне вопроса.

Здесь надо различать два основных случая:

1) случай чистой д и ф ф у з и и, когда нет разности полных давлений воздуха (точнее — его смеси с водяными парами) по обе стороны ограждения, а имеется лишь разность парциальных давлений водяных пароз (и отдельно воздуха) соответственно разной концентра­ции их по ту и другую стороны;

2) случай наличия обеих названных разностей давлений. Рассмотрим сначала первый случай, наиболее важный, так как он

имеется почти всегда и с очень устойчивым влиянием.

По законам физики количество диффундирующего через стенку водяного пара пропорционально разности парциальных давлений его А// по обе стороны и обратно пропорционально толщине одно­родной стенки:

Г V

причем р есть коэфициеит этой пропорциональности, он же и коэфи - цнент паропроницаемостн материала при чистой диффузии. Таблица этих коэфициентов, как и весь вопрос для случая чистой диффузии, разработаны впервые у нас в СССР, а именно Лабораторией тепло­физики ЦНИГІС (ннж. К. Ф. Фокин). Приложение XII дает таблицу этих коэфициентов, измеряемых в граммах водяного пара на 1 м тол­щины, 1 М - площади, в 1 час и при разности парциальных давлений в 1 мм рт. ст. В приложении XIII даны парциальные давления насы­щающих водяных паров в воздухе разных температур. Как и ранее,

величина - j представляет собой коэфициеит паропроницаемостн слоя

толщиной е, а обратная величина есть его сопротивление паропро-

иицанию. Для сложной стенки из нескольких параллельных слоев имеем:

• V,

Hi н-2

где е„ е.2... суть толщины слоев, a ji,, |т2...—коэфициенты паро- проннцаемости их материалов.

Для нужд бесчердачных покрытий, где этот вопрос представляет наибольший интерес, на основе приведенных данных могут решаться следующие вопросы.

Первый—это вопрос о возможности конденсата в том или ином слое покрытия, лежащем в области его температур ниже точки росы внутреннего воздуха здания; обычно таковым является слой термоизо­ляции, в котором конденсат особенно опасен в смысле повышения

коэфициента внутренней теплопроводности материала X и в отношении загнивания его (грибка). Пусть например надо определить поведение в отношении конденсата шлакового слоя 3 в конструкции плоского покрытия рис. 29. Для безопасности его от конденсата должно, оче­видно, быть соблюдено требование, чтобы выход водяных паров из него наружу (вообще в холодную зону) имел меньшие сопротивлении, чем поступление их в него из помещения (вообще — из теплой зоны), т. е. должно быть (относя все к середине слоя)

или короче:

5

а

і

t

5 Руберойд

Рис. 29.

Второй вопрос — это вопрос о количестве конденсата в рассматри­ваемом холодном слое термоизоляции. Во многих случаях самый факт образования конденсата еще не означает непригодности конструкции: небольшой конденсат, скопившийся к концу зимы, не увлажнит кон­струкции настолько, чтобы сильно повысился коэфициент X ее мате­риалов и общий коэфициент k против расчетной величины или чтобы в органических слоях развился грибок[37]. В последующий же летний сезон скопившийся конденсат обычно удаляется под влиянием обратного перепада температур, особенно при инсоляции (см. об этом ниже).

Расчет количества за тот или иной период (т часов) при заданных параметрах обеих атмосфер около ограждения может быть произведен приближенно следующим образом. Пусть это нужно определить для того же слоя 3 рис. 29. Найдем сначала парциальное давление водяных паров р в порах средней части термоизоляции. Применяя принцип пропорциональности между перепадами давлений и перепадами сопро­тивлений, имеем при давлениях внутреннем и наружном />, и р2;

2,5

5

1

2,5

откуда и найдем р. Далее, ввиду почти полной пароиепроницаемости многослойного ковра из гудронированных полотнищ, игнорируем количество выходящих наружу паров и тогда для интересующего нас слоя получим:

г/м2,

L = (Ді — Р) • Ч

Сопоставив это с весом 1 м[38] термоизоляционного слоя, найдем процент увлажнения последнего, а затем по данным части I, главы 1
(стр. 18) получим увеличение коэфициента X и по нему — коэфици­ента к или в случае органического материала сопоставляем еще полученную влажность с той, при которой может развиваться грибок.

Если увлажнение не настолько велико, чтобы поглотить все сделан­ные запасы при первоначальном выборе коэфициента к или создать угрозу развития грибка, то ограждение допустимо, но при соблюдении еще одного условия: необходимо, чтобы летом весь скопившийся конденсат испарялся и таким образом не получалось бы роста его из года в год. Этот расчет может быть сделан совершенно так же, как показано выше, предполагая лишь перепады в обратную сторону. Однако для этого нужно знать между прочим расчетные температуры разных слоев и наружной поверхности покрытия под влиянием главным образом инсоляции на него.

Летнее нагревание кровли имеет еще и антисептирующее значение, поскольку очень высокие температуры (начиная с-{-40°) убивают по крайней мере некоторые виды домовых грибов, как это установлено Украинским институтом сооружений *.

5. Выше был рассмотрен поток водяных напоров через конструкцию в случае чистой диффузии; но по тому же физическому закону одно­временно с этим имеет место обратный диффузный поток другой составной части атмосферной смеси — именно воздуха, под влиянием такой же разности его парциальных давлений, как и у водяных паров, но в обратном направлении. Этот поток имеет зимой, несомненно, осушающее влияние на конструкцию; однако малое количество раство­ряемого им водяного пара лишает этот процесс большого практиче­ского значения.

Следует заметить вообще, что количество газов, протекающих в процессе диффузии, весьма невелико даже сравнительно с количеством воздуха, протекающего при разности полных давлений, несмотря на гораздо большие величины давлений в первом случае. Это и понятно, поскольку первый процесс означает продвижение частиц пара среди неподвижных или иначе движущихся частиц воздуха под общим атмо­сферным давлением—вроде того, как например движется масло из массы семян под прессом маслобойного завода.

В случае, если имеется еще и разность полных давлений по обе стороны ограждения, предыдущие расчеты должны быть допол­нены еще расчетом воздухопроницаемости от той или другой атмо­сферы к рассматриваемому слою, после чего рассчитанное ранее коли­чество конденсата должно быть увеличено или уменьшено на ту вели­чину, какая отлагается н слое инфильтрацией внутреннего воздуха (пол влиянием температурного напора, подпорной вентиляции и тому подобного) или же напротив испаряется из него, если это воздух сухой (случай обратного температурного подпора в нижних огражде­ниях, действие ветра, внутренний вакуум от вытяжной вентиляции).

6. Способ расчета воздухопроницаемости был дан выше, вообще же этот процесс не исследован экспериментально, а теоретически он не должен вносить значительные изменения в основных выводах первого расчета. Гораздо большее влия не на практическое значение

...... ...... ....................................... f

подобных расчетов имеет другое обстоятельство. При этом предпо­лагается, что весь процесс илагопроиицания протекает в газовой фазе, тогда как в действительности он чаще всего бывает в смешанной (газовая диффузия наряду с капиллярным передвижением капельной жидкости). Затем — что еще важнее — предполагается стационарный режим всего процесса, а именно постоянство потока водяных паров и следовательно постоянство коэфициента паропроницаемости материала (данного таблицей для воздушно-сухого состояния), несмотря на проис­ходящий процесс увлажнения В этом смысле предпосылкой стацио­нарного режима вносится некоторое внутреннее противоречие в изло­женный метод. Но дело здесь не в одном коэфициенте паропроницае­мости: если в процессе происходит изменение влажности самого

материала, то в силу громадной его влагоемкости сравнительно с таковой у воздуха пор это обстоятельство будет оказывать пода­вляющее влияние на влажностный режим этого воздуха — на распре­деление упругостей водяных паров по толщине материала — и опрокинет то прямолинейное их распределение, на котором базируется расчет. Обычный неучет при этом обратного диффузного потока воздуха и потока всей смеси при наличии разности полных давлений вносят добавочные причины недостоверности результатов подобных расчетов, которые таким образом имеют чисто ориентировочное значение и нуждаются в большой проверке и коррективах на базе эксперимен­тальных данных.

То же можно сказать и о методе расчета конденсации, выработан­ном инж. К. Ф. Фокиным при консультации проф. О. Е. Власова[39]. Эгот графический метод, очень интересный сам по себе, представляет однако большую сложность для практики, а в то же время, имея все перечисленные выше дефекты в своих предпосылках, не гарантирует достоверности результатов даже в каких-либо определенных границах, пока не подвергся экспериментальной проверке и коррективам [40]. Непо­средственное внесение этого метода в расчетную практику было бы поэтому преждевременным и даже несколько рискованным, поскольку всякий сложный расчет психологически способен вызывать у проектирую­щего уверенность в достоверности его результатов. Мы уже не говорим здесь о такой чисто практической предпосылке метода, как исходное воздушно-сухое состояние возводимой конструкции — явление крайне редкое в нашем строительстве. Даже если и удалось строительству получить такой материал (например дерево), то в самом процессе возведения постройки, особенно бесчердачных покрытий, обычно происходит увлажнение его атмосферными осадками, и в конструкции оказывается заделанным материал совершенно другой влажности (притом точно неизвестной).

Украинский институт сооружений дал метод расчета конденсации и увлажнения для нестационарного режима паропроницания через древесину. Эго имеет ближайшее отношение к практике, позволяя определить заранее, как будет высыхать или увлажняться в конструкции заложенное в ней недостаточно сухое дерево. Однако метод очень сложен и для практики мало удобен, тем более, что в практике обычно не может быть известной сколько-нибудь точно исходная степень увлажнения материала (например в случае осадков во время работы). Но в специальных случаях метод представляет большую ценность'.

Вообще же при таких затруднениях для теоретических решений вопроса приобретают особенно большое значение данные практических наблюдений и экспериментов. Так например, сделанное ЦНИПС обсле­дование ряда бесчердачных покрытий из деревоплнты в промзданиях тяжелой промышленности показало, что в условиях сухих цехов (с содержанием водяных паров не более 6—7 г на 1 л£а воздуха) конденсат в таком покрытии за зимний сезон не достигает тех коли­честв, при которых в древесине развивался бы грибок и происходило бы гниение. Это дало прочную основу для проектирования покрытий из деревоплнты в будущем, правда, лишь в цехах с указанной выше атмо­сферой. Еще большее значение (по разнообразию постановки тем) имело бы камерное экспериментирование по этим темам.

7. Переходя к практической стороне вопроса о поведении разных ограждений в отношении внутреннего конденсата и о мерах борьбы

— с ним, разделим все ограждения на 6 типов; их у/;/7777у//////" легко представить графически в схематическом виде,

если обозначим все более паропроницаемые слои простой штриховкой, а мадопроннцаемые—пере-

Т крестной штриховкой[41].

Первый тип имеет паропроницаемые слои распо-

- ип ложенными со стороны более холодной и сухой

Рис. 30. атмосферы (рис. 30); это лучший тип ограждения

в данном отношении, в нем затруднен доступ водяных паров внутрь конструкции и оставлен свободным выход из нее. Здесь слои более пористые находятся в условиях сушки (подогрев со стороны помещения без доступа или почти без доступа из него паров) И высохнут, даже если были заложены п конструкцию в сыром гиде.

Однако этот тип конструкций, очень подходящий для отапливаемых зданий, ие подходит для холодильных, работающих главным образом в летних условиях: наружный воздух, теплый и влажный, проникая снаружи через пористые слои, будет осаждать свай конденсат внутри конструкции около ее плотной внутренней облицовки.

Второй тип (рис. 31) с обратным расположением пористых и плот­ных слоев является самым опасным: конструкция доступна внедрению в нее водяных паров, но не имеет свободного выхода для них; пористые слои ее будут увлажнены даже в том случае, если были введены первоначально в сухом виде. Только для холодильных помещений такое расположение было бы подходящим, по и то лить летом; для зимы оно было бы все же неприемлемым. Но для отапливаемых зданий, казалось бы, такая категория конструкций должна быть со­всем исключена из строительства. Однако в случае бесчердачного по­крытия строитель вынужден применять ее, так как необходимые ему гидроизоляционные ковры кровли обычно являются її мало прони­цаемыми для паров. Если присоединить к этому еще то обстоятель­ство, что такое покрытие находится обычно под действием' температур­ного напора со стороны влажной атмосферы, усиливающего посту-

пление в конструкцию водяных —

паров, то станет понятным, что именно бесчердачные покрытия, и особенно деревянные, пред - ставляют собой наиболее опасное "Г j

TOC o "1-5" h z ограждение зданий в отношении 'ЦГТдя *

И Гс/л внутреннего конденсата. !

рИс зр Как выходит современная тех - pIIC> 39

ника из затруднений, создаваемых!

вынужденным применением второго типа конструкций, —этот вопрос будет рассмотрен ниже после обозрения остальных типов конструкций.

Казалось бы, выход из предыдущих затруднений дает третий тип (рис. 32), в котором сопротивление выпуску водяных паров из кон­струкции компенсируется сопротивлением впуску их в нее. Такой тип подходил бы не только для покрытий, по и для стен, особенно холодильников, в которых работа при обратных перепадах температур летом и зимой не допускает никакой, односторонней пароизоляции. Однако данная комбинация, правильная теоретически, обычно не при­менима в практике, по крайней мере при органических материалах, так как требует совершенно сухих (высушенных искусственно) мате­риалов для заполнения между плотными слоями обеих поверхностей '. Иначе построечная влага, закрытая почти герметично в этой конструкции, будет при переменах сезонов перемещаться в ней в виде паров со стороны повышенных температур в сторону пониженных и давать здесь сосредоточенный конденсат, так что, если всей влаги было

1 В довоенном строительстве это иногда и делалось для легких, времен­ных холодильников: стены их состояли из двух тесовых обшивок, обитых изнутри степы толем и засыпанных прокаленными древесными опилками.

и іієлосізточно я материале, чтобы считать его сырым, при пере­распределении в виде конденсата наступит переувлажнение некоторых слоев это!) массы со всеми вытекающими отсюда последствиями для органических материалов конструкции.

Кроме того в применении к бесчердачным покрытиям эта категория вынуждала бы строителей делать пароизоляцию снизу столь же силь­ной, как и верхний ковер, или даже более сильной, так как при более глубоком рассмотрении этого случая легко убедиться, что перепад давлений водяного пара по обеим сторонам более теплой пароизоляции будет большим, чем при такой же холодной пароизо - ляции (в силу особой зависимости парциальных давлений от темпе­ратур— см. приложение XIII), так что при равенстве пароизоляций конструкция все же будет несколько увлажниться.

Наконец дефектом этого третьего типа расположения является и то, что пароизоляцня с теплой стороны, не обеспечивая в полной мере от проникания водяных паров в конструкцию в одном сезоне, создает препятствие для их выхода в следующий сезон при обратном темпе­ратурном перепаде. Между тем для зданий отапливаемых является очень важным то обстоятельство, что скопившийся в холодных слоях ограждения зимний конденсат будет испаряться летом, когда эти слои становятся наиболее теплыми — особенно под влиянием инсоляции — и упругость водяных паров в них повышается сравни­тельно с той, какая имеется вне конструкции по другую сторону от инсоляции. . .

Четвертый тип (рис. 33) с пароизоляцией в середине носит в известном смысле компромиссный характер.

В ней будет конденсат, но

шш

ЗУ Тип Рис. 33.

/7 - бетон, катет В и D-.гудрснир. пробна С - шлаковая засШа

Рис. 34.

пак как температурный перепад между теплой поверхностью и ближай­шей пароизоляцией будет раза в 2—2 х/2 меньшим сравнительно с полным перепадом, то и количество конденсата будет небольшим; при перемене сезона он будет удаляться вовсе. Количество конденсата еще уменьшится, если средний пароизоляционный слой будет одно­временно и термоизоляционным (например гудронированная пробка или торфолеум), тогда упомянутые перепады температур составят еще гораздо меньшую долю от полного; так именно и конструированы например стены Кёльнского холодильника (рис. 34). Со стороны влажной среды при этом должна быть предельно уменьшена толщина

внутренней стенки, чтобы температура за ней не спускалась ко точка росы воздуха этой сгелы и-, тогда конструкция о. Г:.сг,...каетск r. cpsoiiv типу). Для холодильников должны быть ограничены толщины обеих краевых стенок, или по крайне!) мере они должны 'соответствовать величинам расчетного летнего и зимнего перепадов, т. е. например для нашей второй климатической полосы они должны быть примерно равны между собою с некоторым преобладанием внутренней ограждаю­щей стенки, а в третьей полосе это преобладание должно быть значи­тельным.

Ясно, что в пределе это приводит нас (для холодильников южных областей) к первому типу, означающему в данном случае наружное расположение пароизоляцин.

Y. Tu’i 7Т Тип

Рис. 35. Рис. 36.

Пятый тип конструкции (рис. 35) — пористая, без паронзолиций, более или менее однородная в отношении паропроницаемостн — теоре­тически возможна для стен, но иногда неприемлема практически в силу большой паро - и воздухопроницаемости (в холодильниках это дало бы постоянный поток паров снаружи в самый воздух камер), инфильтрации наружного воздуха, особенно при зимних ветрах. Если же представить себе весь материал умеренно-пористым (как кирпичная кладка на известковом или смешанном растворе), то система будет приемлемой, исключая те здания, для кото­рых требуются очень низкие коэфицненты к, что повело бы при таком материале, неиз­бежно теплопроводном, к чрез­мерному утолщению и удоро­жанию стен (холодильники, очень влажные цеха и тому подобное).

Последний шестой тип (рис. 36), сплошь непроницаемый для паров по своей основной массе *, является одним из лучших, но осу­ществим лишь в известной степени с доведением паропроницаемостн до такого минимума, когда не опасен и конденсат в силу его незна­чительности. Более всего этот тип ограждений применим для стен холодильников и очень сырых цехов, причем наружная несущая часть делается из очень плотной и прочной массы (железобетон, кирпичная кладка на жирном цементном растворе и тому подобное), а внутренняя из гудронированной паро- и термоизоляции (слои пробки или торфо - леума на горячем гудроне). Система применима и в бесчердачных покрытиях в виде например железобетонной плиты, покрытой гудро­нированными слоями паро - и термоизоляции, а сверху—кровельным ковром. При обычно слабых у нас материалах термоизоляционных плит их приходится предварительно покрывать тонким слоем шлака и затем бетонной коркой, причем слой шлака служит не только защи­той против чрезмерного давления, но также изоляцией гудронных
слоев от вредного действия на них бетона корки (омыливание гудрона щелочами растворов).

Возвращаясь к затронутому ранее вопросу о бесчердачных покрытиях, видим, что одно из решений их дастся в шестом типе, как только что выяснено. Это решение применимо и к деревянным конструкциям. Другие решения предполагают устройство простой (однослойной) плронзолицнп по нижней плите (железобетонной) или но деревянной подшивке, с устройством вентилируемых воздушных прослойков[42]. Эго крайне осложняет конструкцию, создавая новые источники ее неисправности (в виде например плохого укрытия продухов с заносом туда влаги метелями и бурными дождями и т. п.); кроме того увеличивается пожарная опасность здания—даже при устройстве в пустотах разделительных перегородок. Поэтому при железобетонной несущей части и отсутствии органических материалов в покрытии часто отказываются от устройства продухов и мирятся с некоторым скоплением конденсата за зимний сезон; однако при непроверенное™ полной ликвидации его летом при этом часто рискуют медленным накоплением его из года в год.

ПЕРЕМЕННОЕ (НЕУСТАНОВИВШЕЕСЯ) ДВИЖЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ЗАЩИТА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ ОТ ИЗЛУЧЕНИЯ АППАРАТОВ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ

Пусть стенки аппарата площадью F, имеют температуру Т°С п окружены кожухом площадью Г с продувкой между ними воздуха с начальной температурой t0 при скорости движения v м/сек. Требуется рассчитать температуру …

РАСЧЕТ СНЕГОТАЯЛКИ ДЛЯ ПЛОСКИХ ПОКРЫТИЙ

Снеготаялка шахтного типа, упомянутая в части III, главе 2, мо­жет быть рассчитана теплотехнически следующим образом. Расчет сводится к определению коэфициента k теплопередачи парового змеевика, причем этот коэфициеит можно _ отождествить …

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА КОМНАТНЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Теплопередача нагревательных труб, радиаторов, ребристых батарей н т. д. также совмещает в себе процессы конвекции — кондукцни и радиации. Подсчитывая коэфициенты той и другой, отнесенные к 1° разности температур прибора …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.