Протокол испытаний образцов на паропроницаемость

1. По результатам взвешивания вычислить плотность потока водяного пара через образец q по формуле:

, мг/(м²·ч) (3.11)

где – уменьшение массы чашки с водой за время , мг;

– время между двумя последовательными взвешиваниями, ч;

F – площадь образца, м².

2. Сопротивление паропроницанию слоя материала определить по формуле:

, (м²·ч·Па)/мг (3.12)

где – парциальное давление насыщенных паров воды при температуре испытания, определяемое по таблице, приведенной в приложении И;

– толщина воздушного слоя, равная расстоянию от уровня воды в чашке до нижней грани образца в обойме при последнем взвешивании, м;

– паропроницаемость воздуха в металлической обойме с образцом, равная 1, 01 мг/(м·ч·Па);

- парциальное давление паров воды над образцом, Па.

Рис. 3.1. Схема прибора для определения паропроницаемости:

1 – перфорированная металлическая полка; 2 – стеклянная пластина; 3 – пластилин; 4 – дистиллированная вода; 5 – стеклянная чашка типа ЧВ; 6 – металлическая цилиндрическая обойма; 7 – смесь парафина с канифолью; 8 – образец испытуемого материала; 9 – шкаф.

Величину вычислить по формуле:

, Па, (3.13)

где – среднее значение относительной влажности воздуха в шкафу с образцами за последние 7 суток испытания, определяемое по показаниям прибора CENTER 313, %.

3. Коэффициент паропроницаемости материала каждого образца вычислить по формуле:

, мг/(м·ч·Па). (3.14)

Полученные экспериментальным путем коэффициенты паропроницаемости строительных материалов можно далее использовать для оценки паропроницаемости стеновых ограждающих конструкций, выполненных из мелкоштучных строительных изделий (кирпича, стеновых блоков и т.д.)

В работе [23] предложен расчетный метод определения коэффициента паропроницаемости неоднородных строительных ограждающих конструкций.

Согласно данного метода коэффициент паропроницаемости находится в результате решения обратной задачи диффузии водяного пара через ограждающую конструкцию.

Дифференциальное уравнение диффузии водяного пара в стационарных условиях согласно [13] имеет следующий вид

, (3.15)

где – коэффициент паропроницаемости материала, мг/(м·ч·Па);

– удельная пароемкость материала, мг/(кг·Па);

– средняя плотность материала, кг/м³;

– упругость водяного пара, Па;

В качестве примера рассмотрим определение эквивалентного коэффициента теплопроводности кладки из пустотелых керамзитобетонных камней на цементно-песчаном растворе.

На рис. 3.2 представлено сечение по керамзитобетонному камню.

Рис.3.2 Сечение керамзитобетонного камня

В начале определяется значение коэффициента паропроницаемости керамзитобетона по указанной выше методике. Для этого из пустотелого керамзитобетонного камня вырезают три образца диаметром 100 мм и производят испытания на паропроницаемость.

По результатам испытаний находится среднее значение коэффициента паропроницаемости, которое принимается в качестве расчетного.

Для определения эквивалентного коэффициента паропроницаемости пустотелого керамзитобетонного камня применим программный комплекс THERM 6.2, который позволяет найти поле упругостей водяного пара.

В качестве исходных данных заносятся геометрические размеры камня, значения коэффициентов паропроницаемости керамзитобетона и воздуха, а также коэффициентов влагоотдачи со стороны внутреннего и наружного воздуха.

По результатам испытаний образцов из керамзитобетона коэффициент их паропроницаемомти составил 0, 103 мг/(м·ч·Па), коэффициент паропроницаемости воздуха по справочным данным – 1, 01 мг/(м·ч·Па).

Сопротивление паропроницанию всего ограждения определяем по формуле

, (3.16)

где , – сопротивления влагообмену между воздухом и соответственно внутренней и наружной поверхностями ограждения, (м²·ч·Па)/мг.

– сопротивления паропроницанию слоя ограждения:

– толщина i-го слоя, м;

– коэффициент паропроницаемости i-го слоя, мг/(м·ч·Па).

Согласно [1] сопротивления влагообмена и имеют следующие значения:

=0, 027 (м²·ч·Па)/мг;

=0, 013 (м²·ч·Па)/мг.

Определяем граничные условия в виде коэффициентов влагоотдачи со стороны внутреннего и наружного воздуха:

=37, 04 мг/ (м²·ч·Па);

=76, 92 мг/ (м²·ч·Па).

Сопротивление паропроницанию наружной стены по рассчитанному полю упругости водяного пара находим по формуле

, (3.17)

где e_в, e_н – упругости водяного пара внутреннего и наружного воздуха, Па;

q_П – интенсивность потока водяного пара через наружную стену, мг/(м²·ч).

Величина e_в определяется по формуле

, (3.18)

где φ _в – относительная влажность внутреннего воздуха, %;

E_в – упругость полного насыщения внутреннего воздуха, Па.

=1285, 35 Па;

220 Па.

При выполнении расчета принимаем температуру внутреннего воздуха =20 º С.

Температуру наружного воздуха принимаем равной средней температуре наиболее холодного месяца =-13, 5 º С для г. Самары.

Поле упругостей водяного пара в пустотелом керамзитобетонном камне представлено на рис. 3.3.

Рис.3.3. Поле упругостей водяного пара в пустотелом керамзитобетонном камне

Определяем значение плотности потока водяного пара по формуле

=37, 04·(1285, 35-1262)= 864, 9 мг/(м²·ч)

Находим сопротивление паропроницанию из выражения (3.17):

(м²·ч·Па)/мг.

Эквивалентный коэффициент паропроницаемости керамзитобетонного камня определяем по формуле

=0, 1 мг/ (м·ч·Па).

По изложенной выше методике был определен коэффициент паропроницаемости фрагмента кладки наружной стены, выполненной из пустотелых керамзитобетонных камней на цементно-песчаном растворе.

Конструкция фрагмента наружной стены представлена на рис. 3.4, поле упругостей водяного пара – на рис. 3.5.

Рис. 3.4. Конструкция фрагмента стены: 1 – керамзитобетонные камни; 2 – цементно-песчаный раствор

Рис. 3.5. Поле упругостей водяного пара в кладке из пустотелых керамзитобетонных камней

По результатам расчета значение коэффициента паропроницаемости кладки из керамзитобетонных камней составило μ =0, 15 мг/(м·ч·Па).

Полученное значение рекомендуется использовать при выполнении теплофизического расчета керамзитобетонных наружных стен.