Исследования наружных ограждающих конструкций зданий показывают, что при их утеплении происходит изменение влажности материалов.
Как видно из рисунка, в неутепленной стене зона максимальной влажности и плоскость возможной конденсации влаги находятся внутри конструкции, а в утепленной — перемещаются в теплоизоляционный слой системы утепления. При этом в течение отопительного периода происходит постепенное перераспределение влаги внутри конструкции: влажность утеплителя увеличивается, стены — уменьшается.
До настоящего времени данный процесс не принимался во внимание при расчете наружных ограждающих конструкций. В соответствии с [1], расчетная влажность материалов, а соответственно, и теплотехнические коэффициенты принимаются в зависимости от температурно-влажностного режима эксплуатации помещения (условия А и Б), а не от конструкции ограждения. Это делает невозможным учет перераспределения влажности при проектировании строительных конструкций.
Вместе с тем в нормативном документе [2] содержится следующее требование: “Для наружных ограждающих конструкций необходимо выполнение расчета сопротивления паропроницанию, воздухопроницанию и влажностного режима...”. Однако сделать его из-за отсутствия соответствующих нормативных методов расчета было нереально.
Проведенные УП “Институт НИПТИС” исследования показали, что при определении сопротивления теплопередаче утепляемых стен необходимо учитывать перераспределение влажности. Это позволит более точно моделировать работу конструкции и сэкономить до 20% утеплителя.
При учете перераспределения влаги в ограждающей конструкции при ее тепловой изоляции влажность материала подосновы принимается равной сорбционному влагосодержанию при расчетной влажности внутреннего воздуха. Его температура и относительная влажность принимаются равными расчетным для соответствующих типов помещений; температура и относительная влажность наружного воздуха — равными средним значениям для наиболее холодного месяца.
Исследованиями установлено, что наиболее точно влажность теплоизоляционного материала системы утепления может быть определена по формуле
где W0 – сорбционное влагосодержание материала теплоизоляционного слоя системы утепления при расчетной влажности наружного воздуха, %;
z0 – продолжительность периода влагонакопления, сут., принимаемая равной периоду со среднемесячной температурой воздуха не выше 0°С;
gw – плотность материала теплоизоляционного слоя системы утепления, кг/м3;
d w – толщина материала теплоизоляционного слоя системы утепления, м;
eint – упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па;
eext – упругость водяного пара наружного воздуха, Па;
Rvp int – сопротивление паропроницанию слоев конструкции, расположенных между внутренней поверхностью конструкции и наружной поверхностью утеплителя, м2ЧчЧПа/мг;
Rvpext – сопротивление паропроницанию слоев конструкции, расположенных между наружной поверхностью утеплителя и наружной поверхностью конструкции, м2ЧчЧПа/мг;
E0 – упругость насыщенного водяного пара, Па, в плоскости, совпадающей с наружной поверхностью теплоизоляционного слоя системы утепления, принимаемая в зависимости от температуры воздуха в этой плоскости (t, °С).
Коэффициент теплопроводности материалов принимается в зависимости от влажности на основании установленных зависимостей.
Изложенный метод расчета апробирован при разработке и проектировании легкой штукатурной системы утепления «Фасад-Мастер» [3] и включен в нормативный документ [4], а также в проект нормативного документа [5].
В настоящее время накоплены опытно-экспериментальные данные для большинства материалов, используемых в системах утепления. Они позволяют определить зависимости теплотехнических коэффициентов (теплопроводности, температуропроводности, пароемкости и др.) от влажности материалов.
На основании математической обработки данных климатологии в соответствии с [6] для 14 районов Республики Беларусь определены все параметры, необходимые для выполнения расчетов по предлагаемой методике, что делает возможным ее применение при проектировании наружных ограждающих конструкций зданий.