CC BY
71
УДК 697.1
КЛИМАТ И ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ БАССЕЙНОВ
© А.О. Мирам1, В.М. Белов2, Ю.В. Белов3
Московский государственный строительный университет, 129337, Россия, г. Москва, Ярославское шоссе, 26.
При эксплуатации помещений с влажным режимом возникает большая вероятность переувлажнения материалов наружных стен. Из-за неправильного выбора материалов ограждающих конструкций по паропроницанию и их расположению возможны случаи выпадения конденсата внутри ограждающих конструкций с последующим разрушением при превращении конденсата в лед. Для защиты наружных ограждающих конструкций от образования конденсата необходимо вдоль ограждающих конструкций создавать пограничный слой из сухого воздуха. Ил. 2. Библиогр. 8 назв.
Ключевые слова: наружные ограждающие конструкции; сопротивление теплопередаче; теплопроводность.
CLIMATE AND BUILDING ENVELOPES OF SWIMMING POOLS A.O. Miram, V.M. Belov, Yu.V. Belov
Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoe Shosse, Moscow, 129337, Russia.
The buildings with high moister content in the air are at great risk of overwetting the materials of their outer walls. Wrong choice of building envelope materials ensuring water vapor permeability and their location can cause condensation within the building envelope with subsequent destruction of the last when condensate transforms into ice. To protect the building envelope from condensation it is necessary to create a boundary layer of dry air along the building envelope. 2 figures. 8 sources.
Key words: building envelope; thermal resistance; thermal conductivity.
В последние годы значительно увеличилось количество возводимых спортивных сооружений и коттеджей с устройством в них закрытых плавательных бассейнов.
Необходимо отметить, что помещения закрытых плавательных бассейнов относятся к категории помещений с влажным режимом эксплуатации, имеющим отличительные особенности при выборе ограждающих строительных конструкций в зависимости от тепло-влажностного режима и выборе соответствующего инженерного решения.
В настоящий период предусматриваемые инженерные решения не всегда обеспечивают требуемый температурно-влажностный режим эксплуатации, особенно для ограждающих строительных конструкций. Недостаточное внимание уделяется и вопросам обеспечения микроклимата при строительстве в помещениях с влажным режимом эксплуатации, что может привести к самым негативным последствиям в процессе их эксплуатации: активной конденсации влаги на ограждающих конструкциях, образованию грибковой плесени, коррозии металлических и гниению деревянных конструкций, разрушению ограждающих
конструкций.
В частных коттеджах, как правило, температура воды принимается на уровне 28-30 °С, а температура воздуха на 1-2 °С выше температуры воды. Верхний допустимый предел относительной влажности равен 65% [1, 2] (относительная влажность не более 60% в зимний период и 50% в летний), интенсивность воздухообмена - по расчету, но не менее 80 м3/ч на одного купающегося, подвижность воздуха - не более 0,2 м/с.
Согласно нормативным документам системы воздухообмена в помещениях бассейнов должны исключать образование застойных зон. Количество удаляемого вытяжного воздуха должно преобладать над притоком в объеме не более 0,5-кратного обмена.
Ограждающие строительные конструкции помещений с влажным режимом эксплуатации должны соответствовать требованиям сопротивления паропро-ницания и предотвращения образования конденсата на внутренней поверхности. Рассмотрим особенности каждой из составляющих, влияющих на формирование тепло-влажностного режима.
Для помещений плавательных бассейнов темпе-
1 Мирам Андрей Олегович, кандидат технических наук, профессор кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, тел.: (499) 1832692, e-mail: [email protected]
Miram Andrei, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Thermal Engineering and Heat and Gas Supply, tel.: (499) 1832692, e-mail: [email protected]
Белов Виталий Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, тел.: (499) 1832692, e-mail: [email protected]
Belov Vitaly, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Thermal Engineering and Heat and Gas Supply, tel.: (499) 1832692, e-mail: [email protected]
Белов Юрий Витальевич, аспирант, ассистент кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, тел.: (499) 1832692, e-mail: [email protected]
Belov Yuri, Postgraduate, Assistant Professor of the Department of Thermal Engineering and Heat and Gas Supply, tel.: (499) 1832692, e-mail: [email protected]
ратурный перепад (^ - у является определяющим параметром, не допускающим выпадения конденсата и увлажнения материала конструкций, где температура внутренней поверхности ограждающих конструкций (Ъг) должна быть на 1-2°С выше температуры точки росы (у при нормируемых значениях температуры и относительной влажности внутреннего воздуха. Температура на поверхности любого из слоев ограждения, начиная с внутренней стороны [2, 5-8], определяется по формуле
Тх = ^вн - [Авн - итвн + 1п-Я)Яо, где в - температура воздуха внутри помещения, 0С; 1н - температура наиболее холодной пятидневки, 0С [4]; Явн = 0,115 м2*°С/Вт - сопротивление теплоотдачи от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения [3]; Xп-1Я - сумма термических сопротивлений слоев ограждения, начиная с внутренней стороны, м2*°С/Вт, для любого из слоев Я = 8 /А, м2*°С/Вт; 8 - толщина слоя ограждения, м; А - коэффициент теплопроводности материала ограждения, м*0С/Вт, [8] в зависимости от условий и зоны эксплуатации; Яо = Явн + Хп-1Я + Ян - сопротивление теплопередачи через ограждающую конструкцию, м2*°С/Вт; Ян = 0,043 м2*°С/Вт - сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху [3].
На графиках ограждающих строительных конструкций помещений, выполненных в масштабе, можно графически показать изменение температуры, упругости водяных паров по толщине конструкции, которая зависит от выбора расположения конструктивных и теплоизоляционных слоев. По температуре на внутренней поверхности ограждающей конструкции или в любом сечении в зависимости от относительной влажности при помощи 1с1-диаграммы или таблиц влажного воздуха можно определить возможность конденсации влаги на поверхности или сечении ограждения.
Наружные ограждающие конструкции влажных помещений (особенно в зимний период) разделяют две среды с различной упругостью водяных паров, причем упругость водяных паров внутреннего воздуха
значительно превышает упругость водяных паров наружного воздуха (более 1500 Па). Поэтому поток водяных паров стремится через наружные стены наружу, что может привести к образованию внутри ограждающей конструкции конденсата (воды), который при отрицательных температурах превратится в лед и может разрушить конструкцию. Упругость водяного пара на границах слоев ограждения [8]
еп = ев - [(ев - ен)*£п-1Яп]/Яо.п,
где Хп-1Яп - сумма сопротивления паропроницанию п-1 первых слоев от внутренней поверхности, м2*ч*Па/мг; Яп = 8/ ц - сопротивление паропроницанию одного слоя; 8 - толщина слоя ограждения, м; ц - коэффициент паропроницаемости материала ограждения, мг/(м*ч*Па) [8];
Яо.п = Яв.п + + Ян.п ;
Явп = 0,027 м2*ч*Па - сопротивление влагообмену у внутренней поверхности [8];
Явп = 0,013 м2*ч*Па - сопротивление влагообмену у наружной поверхности [8]
ев и ен - упругости водяного пара соответственно с внутренней и наружной стороны ограждения, Па;
ев = (Евн* фвн)/100;
Евн - максимальная упругость водяного пара при температуре внутреннего воздуха; фвн - относительная влажность внутреннего воздуха;
ен = (Ен* Фн)/100;
Ен - максимальная упругость водяного пара при температуре наиболее холодного месяца; фн - относительная влажность наиболее холодного месяца (январь месяц) [4].
По температурам на границах слоев определяется максимальная упругость водяного пара Е [8].
На рис. 1 и 2 показан графический метод определения возможности конденсации водяных паров в ограждающих конструкциях с одинаковым сопротивлением теплопередачи, но с различным расположением теплоизоляционного материала относительно внутренней поверхности (на рис.1 теплоизоляционный слой ближе к внутренней поверхности помещения, а на рис. 2 - ближе к наружной поверхности ограждаю-
Рис. 1
Рис. 2
ISSN 1814-3520
ВЕСТНИК ИрГТУ №12 (95) 2014
121
щей конструкции). При нанесении линий изменения упругости водяного пара и максимальной упругости можно сделать предварительный вывод.
Если линии ее и Е пересекаются, это указывает на наличие в ограждении условий для конденсации водяного пара. Из вышесказанного следует, что при выборе строительных ограждающих конструкций важное значение имеет выбор материала по паропроницае-мости, теплопроводности и месту его расположения относительно внутренней или наружной поверхности. Желательно дополнительно предпринимать меры, предотвращающие возможность образования зон конденсации как на поверхности, так и внутри ограждающих конструкций (организация дополнительной подачи сухого воздуха в наиболее вероятные зоны образования конденсата, установка в нижней зоне вдоль наружных ограждающих конструкций конвекторов отопления с принудительной подачей теплого воздуха вдоль поверхности и другие мероприятия).
С учетом вышеперечисленных условий рекомендуется воздухообмен в помещении бассейна принимать с учетом объемно-планировочных и конструктивных решений здания. В некоторых случаях приточный воздух может подаваться в несколько зон (при наличии витражей, фонарей, верхнего остекления и т.д.). Температура приточного воздуха может быть выше нормируемой температуры внутреннего воздуха, что связано с необходимостью компенсации теплопотерь, повышением температуры внутренней поверхности ограждения и предупреждением выпадения конденсата. Как отмечалось выше, температуру в помещении рекомендуется поддерживать выше температуры воды открытых емкостей с целью уменьшения интенсивности испарения влаги. Создание пограничного слоя из сухого воздуха вдоль наружных ограждений также в какой-то мере предотвращает выпадение конденсата.
Вытяжной влажный воздух удаляется из верхней зоны (т.к. влажный воздух легче сухого) [5]. Необходимо отметить основную особенность при выборе принципиальной технологической схемы приточно-вытяжной вентиляции бассейнов. Дело в том, что воздухообмен для различных периодов года подвержен значительному изменению из-за резкого увеличения градиента перепада влагосодержания внутреннего и наружного воздуха в холодный период года по сравнению с теплым периодом.
При подаче более сухого нагретого приточного воздуха снизу вдоль наружных ограждающих конструкций (на каком-то расстоянии от воздухораспределителей) в зоне не- полного разрушения струи вдоль наружных ограждений будет создаваться пограничная зона из более сухого воздуха. Более низкое влагосодержание приточного воздуха и более высокая температура способствуют дополнительному препятствию образования конденсата на поверхности (т.к. вышеперечисленные условия повышают температуру точки росы на поверхности).
В холодный период года для ассимиляции влаго-выделений в помещениях с влажным режимом эксплуатации требуется значительно меньший воздухообмен по сравнению с летним периодом, т.к. наружный приточный воздух имеет более низкое влагосо-держание.
Для обеспечения в холодный период нормируемых условий микроклимата в бассейне и экономии топливно-энергетических ресурсов рекомендуется проектировать вентиляционные установки с переменной рециркуляцией. Или использовать комбинированной вариант - системы вентиляции, рассчитанной на холодный период, и осушителей производительностью по разности расчетного влаговыделения в теплый и холодный периоды. При этом количество наружного воздуха подается из расчета минимально требуемого в холодный период из условия удаления избытков влаги. В холодный период года с целью экономии теплоты на подогрев вентиляционного воздуха можно использовать вентиляционные установки, утилизирующие теплоту выбросного воздуха.
Выводы:
1. При проектировании помещений с влажным режимом эксплуатации необходимо выполнять расчет на паропроницаемость для определения предотвращения возможности конденсации влаги внутри ограждающей конструкции.
2. При организации воздухообмена необходимо учитывать условия удаления влажного воздуха из зоны его скопления и подачи приточного сухого воздуха вдоль ограждающих строительных конструкций для создания вдоль ограждения пограничной зоны из сухого воздуха.
Статья поступила 22.10.2014 г.
Библиографический список
1. СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения. Раздел 3. Инженерное оборудование. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
2. Проектирование бассейнов. Справочное пособие к СНиП 2.08.02-89.
3. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.
4. СНиП-23-01-99 Строительная климатология.
5. Ривкин С.А., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1975.
6. Антонов П.П. Методика расчета и проектирования систем обеспечения микроклимата в помещениях плавательных бассейнов // Мир Климата. Спецвыпуск проектировщику. [Электронный ресурс]. URL: http://www. story-press.ru
7. Харитонов В.П. Проектирование систем вентиляции для закрытых бассейнов в коттеджах // АВОК. 2007. № 6. С. 52-60.
8. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М., 2006.
