На многочисленных примерах с привлечением математического аппарата авторы из ФРГ объясняют процессы, связанные с диффузией водяного пара в ограждающих конструкциях здания, конденсацией его внутри одно- или многослойных конструкций. Рассмотрен новый метод определения выходных данных (методом треугольников) для расчета диффузии и точки росы. Используемый при графическом определении выходных параметров метод треугольников позволяет безошибочно найти практически любые зависимости. Для инженерно-технических работников проектных организаций.

Предисловие к русскому изданию
Предисловие
Введение

ЧАСТЬ I
1. Состав атмосферы Земли
2. Водяной пар в тропосфере
3. Давление насыщенного пара
4. Абсолютная влажность воздуха
5. Относительная влажность воздуха
6. Парциальное давление водяного пара
7. Точки росы водяного пара
8. Образование конденсата на поверхностях конструкции
9. Диффузия водяного пара в воздухе
10. Диффузия водяного пара в пористых материалах
11. Конденсация водяного пара в толще однородных конструкций
12. Конденсация водяного пара в многослойных конструкциях
13. Применение пароизоляции, исключающей проницание пара или уменьшающей его количество
14. Влажность строительных материалов
15. Капиллярный перенос влаги в строительных конструкциях
16. Осмотический перенос влаги в строительных материалах
17. Электрокинетический эффект
18. Электроосмотическое высушивание строительных конструкций
19. Диффузия и конденсация водяного пара под влиянием капиллярного и осмотического переноса влаги

ЧАСТЬ II. Новый графический способ определения исходных данных для расчета диффузии и конденсации ("метод треугольников")
1. Описание способа
2. Расчет паропроницания через конструкцию
3. Примеры применения метода треугольников
3.1. Определение допустимой относительной влажности на теплой стороне однородной конструкции
3.2. Проверка двухслойной конструкции с расположенным снаружи слоем теплоизоляции на возможность образования конденсата
3.3. Определение параметров пароизоляции двухслойной конструкции с расположенным изнутри слоем теплоизоляции
3.4. Определение параметров пароизоляции "сэндвич-конструкции"
3.5. Определение параметров внутренней пароизоляции трехслойной конструкции
3.6. Определение параметров дополнительного слоя пароизоляции трехслойной конструкции
3.7. Баланс влаги в однородной конструкции
3.8. Упрощенная оценка баланса влаги в однородной конструкции
3.9. Упрощенная оценка баланса влаги в многослойной конструкции
3.10. Диффузия водяного пара через экспериментальную конструкцию многослойной стены (дополнения к методу треугольника)
3.11. Построение треугольника с помощью криволинейной касательной
Приложение. Данные о важнейших строительных материалах для расчетов по строительной физике

Предисловие к русскому изданию

В книге западногерманского специалиста К. Шпайделя рассматривается один из важных и сложных вопросов работы ограждающих конструкций зданий — их влажностный режим, определяемый условиями паропроницания конструкций. Проблема влагопереноса — наиболее сложная и наименее изученная часть строительной теплофизики, хотя влияние влажностного состояния конструкции на ее эксплуатационные свойства значительно и в большинстве случаев бывает решающим. Поэтому прав автор, начиная книгу с утверждения, что многие дефекты ограждающих конструкций вызваны конденсационным увлажнением.

Чтобы избежать негативных последствий увлажнения конструкций, при их проектировании пытаются определить предполагаемое эксплуатационное состояние путем расчета влажностного режима различными способами. К их числу относится и известный графоаналитический метод, который составляет основу описанного в книге нового способа расчета — метода треугольников. Графоаналитический метод в СССР разработан К.Ф. Фокиным и Ф.В. Ушковым и достаточно широко применяется на практике.

При оценке метода треугольников нельзя не согласиться с автором, считающим главными его достоинствами простоту, ясность и наглядность, а также функциональную связь с теплотехническим расчетом. К этому следует добавить, что данный метод дает больше информации о процессах диффузии и конденсации, нежели традиционный графический метод, и является более точным, так как использует криволинейный график парциальных давлений водяного пара. Кроме того, метод треугольников позволяет варьировать составляющими расчета для получения нужного результата. С другой стороны, указанные преимущества метода сопровождаются усложнением расчета и увеличением времени его выполнения.

Рассматривая в более широком плане предлагаемый автором метод треугольников, нельзя не отметить неточность учета им реальных процессов влагопереноса в конструкции, что вытекает из самого понятия стационарного режима, лежащего в основе графоаналитического метода. Действительное влажностное состояние ограждающей конструкции в условиях эксплуатации можно определить только в результате расчета нестационарного влажностного режима с переменными внешними и внутренними параметрами. С этой целью советскими учеными К.Ф. Фокиным и O.E. Власовым разработан расчетный метод последовательного увлажнения в нестационарных условиях, на основе которого в последние годы предложен уточненный метод [Фоломин А.П., Кузина Л.A., Костылева Т.И — Вопросы влажностного режима элементов ограждающих конструкции жилых и общественных зданий — В кн.: Сборные железобетонные крыши — М..ЦНИИЭП жилища, 1975.], реализуемый посредством программы расчета на ЭВМ. Это позволяет выполнять большой объем вычислений, свойственный расчету нестационарного режима.

Сопоставляя материалы исследований советских специалистов с данными графоаналитического расчета по методу треугольников, можно утверждать, что предлагаемый метод вполне точен лишь в условиях отсутствия конденсата в конструкции. При появлении конденсата он дает заметные отклонения от фактического состояния, хотя и в допустимых пределах. При расчете баланса влаги ограждающей конструкции применение метода треугольников, на наш взгляд, дает не вполне корректные результаты, которые можно использовать лишь для сравнительной оценки процессов накопления и удаления влаги в различных конструкциях.

Книга К. Шпайделя будет полезным пособием для исследователей, проектировщиков, строителей при предварительном определении и оценке влажностного состояния и ожидаемых эксплуатационных свойств конкретной ограждающей конструкции, а также при выборе варианта средств для ее защиты. При пользовании данной книгой следует учитывать ее методические и терминологические особенности. В частности, некоторые физические величины и показатели процесса влагопереноса не совпадают с применяемыми в отечественной теплофизике понятиями, например коэффициент сопротивления диффузии.    Используется    более    строгое понятие пароизоляции, к которой относятся материалы и слои с весьма высоким сопротивлением паропроницанию, значения которых стремятся к бесконечности. Прочие изолирующие материалы и слои характеризуются лишь как уменьшающие паропроницание. Введение в состав книги таблицы справочных данных облегчает выполнение расчетов, хотя перечень изоляционных материалов недостаточно полный.

А.Н. Mазалов, канд. техн. наук

Предисловие

С выходом этой книги практики-строители получат в свое распоряжение пособие, которое не только даст им возможность понять физические процессы, связанные с диффузией водяного пара через конструкции, образованием конденсата на поверхностях и конденсацией внутри одно- или многослойных конструкций, но позволит также овладеть расчетными способами анализа этих процессов.

Простой и наглядный метод треугольников, рекомендуемый для графического определения необходимых для анализа данных, позволяет с применением очень небольшого числа исходных данных получить решение почти любой задачи.

После проработки близких к практике примеров даже имеющий небольшой запас опыта читатель без посторонней помощи сможет решать вопросы, возникающие в его практике, и избежит принятия ошибочного решения по расположению слоев при проектировании наружных конструкций любого вида и назначения.

Выражаю благодарность издательству за его внимательное отношение и помощь в подготовке этой книги.

Мюнхен, февраль 1980. Карл Шпайдель

Введение

Главной причиной многочисленных повреждений, связанных с увлажнением конструкций здания являются не проникание дождевой воды или дефекты трубопроводов, а конденсация водяного пара. Спектр повреждений, возникающих вследствие конденсации влаги простирается от небольшого образования плесени в углах помещений из-за снижения сопротивления теплопередаче слоев теплоизоляции до полного увлажнения соответствующих зон наружных стен, террас или плоских крыш. В особенно тяжелых случаях может потребоваться радикальное вмешательство.

Эта категория повреждений существенно увеличилась с введением новых способов производства работ, новых строительных материалов и способов устройства теплоизоляции. Вместо преимущественно однородных наружных стен и крыш, большей частью кирпичных, стали применять многослойные системы, в толще которых при неправильной конструкции или недостаточном проветривании образуется и накапливается конденсат. К тяжелым последствиям нередко приводило устройство собственных плавательных бассейнов в подвальном или первом этаже дома. Хотя в последние годы благодаря публикуемым время от времени данным произошло определенное улучшение, однако об окончательном устранении источников опасности еще не может быть и речи.

Обсуждая со специалистами вопросы проектирования и строительства, автор указывал, что расчеты и оценка диффузии через конструкции водяных паров, направленные на предотвращение повреждений, достаточно затруднены. В какой-то мере это связано с тем, что водной пар не видим и не осязаем, поэтому регистрация его появления с помощью органов чувств человека исключается. Однако главное в том, что специальная литература до сих пор не сделала эту сложную проблему ясной и понятной для практиков-строителей. У многих застройщиков все еще бытуют неправильные или, по меньшей мере, неполные представления, которые требуют корректировки или дополнения, нужно дать практикам-строителям необходимые знания подобно тому, как это сделано при изложении основ теплозащиты в надземном строительстве, которое приведено во введение к DIN 4108 и служит для ограничения передачи тепла при стационарных режимах. В какой-то мере удовлетворительное состояние знаний в этой области является следствием энергетического кризиса и резкого роста цен на нефть. К тому же действие тепла и охлаждения можно воспринять при помощи органов чувств.

Цель настоящей работы - осветить вопросы диффузии и конденсации так просто и наглядно, чтобы каждый специалист строитель в будущем был в состоянии составить баланс влаги или задать последовательность слоев наружных конструкции таким образом, чтобы при определенных климатических ситуациях в их толще не образовывался конденсат.

Существенную помощь в этом может оказать метод треугольников, дающий особенно наглядное графическое представление о рассматриваемой проблеме. Он базируется на нескольких напечатанных рабочих графиках достаточного формата, которые содержат все необходимые кривые, таблицы и численные значения. Необходимы лишь некоторые дополнительные построения, чтобы с относительно небольшими затратами времени, высокой точностью и большой наглядностью найти решение почти для любого расчетного случая. Для освоения этою метода требуется лишь несколько дней, после приобретения определенного навыка ошибки не превышают допустимых величин.

В тексте и на рабочих схемах применены единицы действующей в настоящее время международной системы единиц СИ. Для удобства использования единица массы килограмм (кг) заменена на более удобную в данном случае единицу грамм (г).