Метод инженерной оценки влажностного состояния современных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты при учете паропроницаемости, влагопроводности и фильтрации воздуха

• Автор: Козлов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.01, 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЛАЖНОСТНОГО

СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. История развития методов расчета влажностного состоя

ния ограждающих конструкций.

1.2. Исследования характеристик влагопереноса строительных

материалов.

1.3. Методы расчета равновесных влажностей строительных

материалов.

1.4. Задачи диссертации.

ГЛАВА 2 РАЗВИТИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЛАГОПЕРЕНОСА

ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ИНЖЕНЕРНОГО МЕТОДА
2.1 Анализ составляющих потока влаги в уравнении влагопе
реноса.
2.2 Уравнение потока влаги, переносимой фильтрацией воз
духа в конструкции.
2.3 Условия влагообмена на границах конструкции.
2.4 Обоснование раздельного учета тепло и влагопереноса в
ограждающих конструкциях.
2.5 Потенциал влажности, определяющий перенос влаги ме
ханизмами паропроницаемости и влагопроводности, и его свойства.
2.5.1 Определение потенциала влажности
2.5.2 Свойства потенциала влажности Л
2.5.3 Построение зависимости потенциала влажности Т7, от
влажности и температуры.
2.6 Условие равновесия влажностей на стыке материалов.
2.7 Математическая модель стационарного влагопереноса в
ограждающей конструкции в терминах потенциала влажности Р.
2.8 Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОГО МЕТОДА РАСЧЕТА ВЛАЖНО СТНОГО СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИИ В СТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ ТЕПЛОВЛАГОПЕРЕНОСА
3.1 Решения стационарного уравнения влагопереноса при
учете паропроницаемости и влагопроводности.
3.1.1 Аналитическое решение стационарного уравнения влаго
переноса.
3.1.2 Алгоритм расчета распределения влажности по толщине
конструкции.
3.1.3 Распределение потенциала 7 для конструкций имеющих
влажность материалов в стыках менее максимальной сорбционной.
3.1.4 Распределение потенциала Г для конструкций имеющих
на одном стыке влажность материалов превышающую максимальную сорбционную.
3.1.5 Графичсский метод нахождения распределения потенциа
3.2 Решения стационарного уравнения влагопереноса при
учете фильтрации воздуха.
3.2.1 Аналитические решения стационарного уравнения влаго
переноса при учете фильтрации воздуха.
3.2.2 Алгоритм расчета.
3.2.3 Распределение потенциала для конструкций имеющих
влажность материалов в стыках менее максимальной сорбционной с учетом фильтрации воздуха.
3.2.4 Сравнение влияния фильтрации воздуха через конструк
цию на тепловой и влажностный режим ограждающей конструкции.
3.3 Определение плоскости максимального увлажнения в кон
струкции.
3.3.1 Координата плоскости максимального увлажнения в слу
чае отсутствия фильтрации воздуха
3.3.2 Координата плоскости максимального увлажнения при
учете фильтрации воздуха.
3.2.3 Алгоритм нахождения координаты плоскости максимать
ного увлажнения.
3.4 Проверка теплофизических показателей ограждающей
конструкции из условия ограничения максимальной влажности материалов.
3.4.1 Случай отсутствия фильтрации воздуха через ограждение.
3.4.2 Случай фильтрации воздуха через ограждение.
3.5 Инженерный метод оценки влажностного состояния огра
ждающих конструкций.
3.6 Выводы по главе 3.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ ПОТЕНЦИАЛА Р ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Исследование теплопроводности модифицированных полистиролбетонов и других материалов.
Исследование паропроницаемости полистиролбетонов.
Исследование сорбционной влажности бетонов ячеистой структуры.
Исследование стационарной влагопроводности особолегких бетонов.
Исследование капиллярного всасывания особолегких бетонов.
Определение параметров перемещения жидкой влаги в строительных материалах при нестационарной влагопроводности.
Расчет зависимостей потенциала Р от влажности и температуры и расчет равновесной влажности строительных материалов.
Выводы по главе 4.
ОЦЕНКА ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОВЫШЕННЫМ УРОВНЕМ ТЕПЛОЗАЩИТЫ
Кладка из блоков из ячеистого бетона с оштукатуриванием наружной и внутренней поверхностей.
Кладка из блоков из полистиролбетона с оштукатуриванием.
Наружная стена из кладки полистиролбетонных блоков и облицовочного кирпича.
Кладка из глиняного кирпича утепленная с наружной стороны минераловатными плитами.
Трсхслойная железобетонная панель утепленная блочным пенополистиролом.
Выводы по главе 5.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Метод заключается в определении зоны конденсации в ограждении. Рассчитывается распределение температуры по сечению ограждения и распределение парциального давления насыщенного водяного пара. В случае если прямолинейное распределение давления водяного пара в конструкции в какойлибо точке превышает давление насыщенного водяного пара, то требуются дополнительные построения. Из точек соответствующих на графике граничным условиям проводятся касательные к графику давления водяного пара. Точки касания и являются границами зоны конденсации. Этот метод позволяет получить качественную информацию о влажностном состоянии ограждения. Теоретические и экспериментальные работы К. Ф. Фокина позволили специалистам прогнозировать влажностный режим ограждений на стадии их проектирования и явились базой для дальнейших исследований. В них были созданы методы, позволяющие производить количественные оценки влажностного состояния ограждений при стационарных условиях эксплуатации. Над дальнейшей разработкой и совершенствованием стационарного метода расчета влажностного режима ограждений, предложенного Фокиным, работали теплофизики Э. Х. Одельский , А. М. Шкловер 8, Ф. В. Ушков , В. М. Ильинский . Были выявлены пределы возможностей и слабости данного метода, создано множество расчетных приемов упрощающих его применение и делающих его доступным для практики, найдены обходные пути, позволяющие применять метод там, где, казалось бы, он не применим по своему определению. Такой всесторонней детальной проработки не получил в дальнейшем ни один метод расчета влажностного режима. В результате методика и требования СНиП по строительной теплотехнике используют теорию и требования разработанные в то время, хотя и написаны намного позже представителем другой школы. Среди модификаций метода расчета стационарного влажностного режима ограждений можно отметить работу Э. Х. Одельского 9, который применил этот метод к деревянным покрытиям и усовершенствовал его с учетом фильтрации влажного воздуха. А.М. Шкловер предложил при назначении расчетной температуры наружного воздуха учитывать инерционность ограждения при его увлажнении. Он разработал соответствующую методику определения этой температуры 8. Ф.В. Ушков предложил метод фокусов , , который позволил ему разработать номограмму для определения границ зоны конденсации в ограждении. Метод Ф. В. Ушкова позволяет весьма просто определить инч4 тенсивность конденсации пара в ограждении. Основываясь на методе расчета стационарного влажностного режима ограждений, В. В развитие стационарного метода расчета существенный вклад вне1 ели А. У. Франчу к и М. А. Гуревич . Методы, разработанные на основе работ . ФРГ 9. Изза простоты и ясности физической модели и малой трудоемкости различные модификации стационарного метода широко применяются в настоящее время, в частности в нормативных документах . На недостатки метода расчета стационарного влажностного режима ограждений указал В. Д. Мачинский 7. Малая интенсивность процессов влагопереноса в строительных материалах и переменные температурновлажностные воздействия окружающей среды на ограждение не позволяют установиться стационарному влажностному режиму в ограждении. Поэтому более правомерными являются методы расчета нестационарного влажностного режима ограждающих конструкций. Эпштейн первым предложил метод расчета нестационарного влажностного режима ограждений 1. В его методе учитывалось перемещение только парообразной влаги. Па. Связь между и р осуществлялась при помощи изотермы сорбции водяного пара. Решение 1. При этом никакого ограничения на шаги по времени и по координате не делалось. Устойчивость счета достигалась итерациями в пределах каждого временного шага. Это значительно увеличивало трудоемкость метода. Однако Эпштейн показал возможность 1 и необходимость 2, 3 расчета нестационарного влажностного режима ограждений. К.Ф. Фокин разработал метод расчета нестационарного влажностного режима ограждений , который был свободен от указанных недостатков метода Эпштейна. К.Ф. Фокин ввел связь между и р непосредственно в решаемое уравнение.