Котельные установки

При разработке методов инженерного расчета кинетических процессов, к которым, в частности, относится диффузионное увлажнение конструкций, часто возникает необходимость рассмотрения предельно допустимых состояний этого процесса, существенным образом влияющих на эксплуатационные качества конструкции. Во многих кинетических процессах (например, постепенного разрушения, охлаждения, проницания, увлажнения и т. д.) такие предельно-допустимые состояния конструкции определяют основные этапы и даже методы соответствующих технических расчетов.
В зависимости от стойкости увлажняемых материалов (т. е., прежде всего, от степени постоянства их структурно-механических свойств при многократных изменениях влагосодержания и колебаниях температуры) и их сорбционной активности, допустимое состояние увлажнения.Если момент достижения допустимого влагосодержания или возникновения конденсации в опасном сечении конструкции совпадает с окончанием средней многолетней продолжительности холодного периода года, в течение которого может происходить наиболее интенсивная диффузия в толще конструкции, то последнюю можно считать удовлетворительно запроектированной, поскольку после этого момента начинается в обычных климатических условиях период естественного высыхания ограждения.Величина коэффициента условий увлажнения может изменяться от п=1,0 для ограждений с непроницаемой наружной частью (в этом случае все диффундирующее количество водяного пара идет на увлажнение ограждения) до п^10,0 для конструкций с проницаемым наружным слоем (в этом случае на увлажнение ограждения идет незначительная часть диффундирующего пара).
При сильно проницаемой наружной части (или при наличии вентилируемой воздушной црослойки под наружным защитным слоем) величины п сильно возрастают, что свидетельствует о невозможности накопления влаги внутри конструкции за счет диффузии. В этих случаях расчета на увлажнение при диффузии водяного пара не требуется. Для таких конструкций не нужна пароизоляция, поскольку сопротивление паропроницанию их внутренней части обычно достаточно.
Влажностное состояние материала конструкции зависит от особенностей распределения влаги по толщине увлажняемого слоя.

За длительность диффузии г уместно в качестве допустимого приближения принимать время холодного периода года в сутках, ограниченное датами, соответствующими среднесуточным температурам, равным нулю и устанавливающимся в осенний и весенний периоды. Длительность такого времени указана в нормах строительной климатологии СНиП (графа 23 табл. 1 гл. СНиП II-A.6—72).
Для центральных районов европейской части СССР длительность диффузии близка к четырем месяцам; в более холодных, но сухих районах (южные территории центральной Сибири и т. д.) увеличение длительности диффузии компенсируется меньшей влажностью воздуха в помещениях и относительной сухостью материалов ограждений; в ряде случаев условия конструирования ограждений в таких районах (с точки зрения требуемой вла-гоизоляции) облегчаются, поскольку толщина конструкций возрастает, а коэффициенты паропроницаемости для многих сухих материалов уменьшаются. В западных районах европейской части СССР, где длительность периода диффузии сокращается, но влажность материалов повышена, требования к сопротивлению влаго-изоляции также не изменяются.
Лишь во влажных северных районах (Кольский полуостров и т. д.) и в холодных районах Сибири, особенно подвергающихся океаническом влияниям, эти требования возрастают.
Наоборот, для южных сухих районов сопротивление необходимой влагоизоляции сильно уменьшается.
Температура в зоне возможной конденсации £ши соответствующее этой температуре насыщающее давление водяного пара должны быть установлены обычным теплотехническим расчетом *.
Расчет продолжительности времени, необходимого для предельно допустимого увлажнения ограждающей конструкции, позволяет судить о целесообразности применения ее в помещениях с различным парциальным давлением водяного пара во внутреннем воздухе.

Для слоистых покрытий в виде железобетонных плит с тщательно заделанными стыками, окрасочного (битумного) пароизоляци-онного слоя, утепления из пенобетонных плит и рулонной кровли продолжительность увлажнения, при рассмотренных выше условиях, также будет превышать длительность диффузии, в связи с чем более сложные расчеты влажностного состояния таких конструкций не требуются.
Продолжительность времени, необходимого для предельно допустимого увлажнения однородных массивных стен (за счет диффузии водяного пара), превышает длительность холодного периода года, в течение которого может происходить диффузия. В связи с этим графо-аналитический расчет влажностного состояния таких ограждений утрачивает практический смысл.
Лишь для предельно облегченных конструкций, выполняемых с применением эффективных теплоизоляционных материалов, защищенных со стороны помещения тонкими отделочными слоями рз сравнительно паропроницаемых материалов, продолжительность времени, необходимого для предельно допустимого увлажнения, мала.
Такова, например, конструкция бесчердачного покрытия из асбестоцементных листов (6 = 8 мм,р,= 0,0035) с окрасочной паро-изоляцией, минераловатным утеплителем и трехслойной рулонной кровлей, наклеенной по верхнему листу асбестоцемента.
В связи с предельной легкостью такого покрытия, расчет накопления влаги, конденсирующейся в виде инея на нижней поверхности асбестоцементного листа под рулонной кровлей, должен производиться за полную длительность холодного периода года.
Для подобных конструкций даже в помещениях с нормальной влажностью внутреннего воздуха следует применять внутренние защитные слои с очень большим сопротивлением паропроницанию (листы из плотных пластмасс, алюминия, асбестоцемента, покрытого толстой (многослойной) защитной пленкой на основе полимерных материалов и т. д.), так как применение в аналогичных конструкциях с рулонной кровлей более проницаемых отделок может привести к периодической ежегодной конденсации влаги в подкровельном слое и постепенному разрушению конструкции.
Расчет необходимого сопротивления паропроницанию внутренней части проектируемой конструкции покрытия над влажным помещением и ее необходимой влагоизоляции приведен в следующих примерах.

Кратко описанный выше графо-аналитический метод расчета влажностного состояния ограждающих конструкций разработан для установившихся условий диффузии водяного пара и игнорирует длительное (а для массивных конструкций отапливаемых зданий нереально длительное) время, необходимое для достижения таких условий.
Для сравнительно массивных конструкций длительность такого времени превышает продолжительность холодного периода года, а потому для этих конструкций графо-аналитический метод расчета вообще неприменим. Кроме того, этим методом не учитывается ни начальное влагосодержание материала конструкции, ни постепенные его изменения во времени.
Опыт эксплуатации ограждающих конструкций зданий и многочисленные исследования в лабораторных и натурных условиях показали, что действительные особенности влажностного состояния конструкций зависят от начального влагосодержания и его колебаний в холодный и теплый периоды года, связанных с климатом местности и температурно-влажностным режимом ограждаемого помещения. Эти факторы в некоторой мере учитываются изложенным выше приближенным инженерным методом расчета по предельно допустимому состоянию увлажнения, но более точным образом могут быть изучены только на основе численного решения соответствующих дифференциальных уравнений, в частности, уравнения (1,28).Для проведения расчета необходимо иметь изотерму сорбции того строительного материала, из которого выполнена рассматриваемая ограждающая конструкция.
В качестве исходного положения для расчета принимается начальное влагосодержание материала, соответствующее изучаемым реальным условиям; чаще всего такое начальное влагосодер-жение соответствует равновесному при ф = 50^80% по изотерме сорбции. Рассчитываемая конструкция разделяется на равные по толщине слои Ал: (например, на 5—6 слоев); плоскости, ограничивающие или разделяющие эти слои, нумеруются по направлению от теплой к холодной поверхности ограждения и являются расчетными плоскостями. Зная температуру и насыщающее парциальное давление в каждой из расчетных плоскостей, легко определить по начальному влагосодержанию и изотерме сорбции величину начального парциального давления в этих плоскостях, пользуясь формулой (VI.3).
Кинетика дальнейших изменений влагосодержания материала конструкции зависит от климатических условий рассматриваемой местности. Годовой цикл времени, состоящий из 12 месяцев, делится на характерные четыре периода (зима, весна, лето, осень); при этом к каждому периоду относят смежные месяцы с достаточно близкими значениями среднемесячных температур. За среднюю температуру наружного воздуха в каждом периоде принимается осредненная температура этих месяцев. Средние за каждый период значения температур на наружной поверхности ограждения вычисляются с учетом теплового действия осредненных значений солнечной радиации (формула 11.16). После этого на поперечном разрезе конструкции строится распределение температур для каждого периода года, определяя их значение и соответствующие им величины насыщающих парциальных давлений в расчетных плоскостях.
Имея в виду, что стационарные условия теплопередачи устанавливаются во много раз быстрее, чем такие же условия для диффузии, принимают, что распределение температуры в ограждающей конструкции постоянно в течение каждого из характерных периодов года и соответствует средним температурным условиям этого периода. Переход от температурных условий одного периода года (например, зимы) к другому (например, весне) условно считается мгновенным.