ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций


ГОСТ 32494-2013

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Buildings and constructions. The method of mathematic simulation for temperature and humidity of protecting constructions



МКС 91.120.99

Дата введения 2015-01-01

     
     
Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН).

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2013 г. N 44-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Азербайджан

AZ

Азстандарт

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Молдова

MD

Молдова-Стандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

Узбекистан

UZ

Узстандарт

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2013 г. N 2393-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32494-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.

5 В настоящем стандарте учтены положения европейского регионального стандарта EN 15026:2007* "Hygrothermal performance of building components and building elements - Assessment of moisture transfer by numerical simulation" ("Тепловлажностные характеристики строительных конструкций и их элементов - Оценка влагопереноса методом числового моделирования") в части условий и ограничений для математической модели тепло-влагопереноса, а также некоторых граничных условий для основных уравнений
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. - Примечание изготовителя базы данных.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2016 г.


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение


В настоящем стандарте приведено описание математической модели тепло- и влагопереноса в ограждающих конструкциях зданий в целях прогнозирования нестационарных процессов переноса влаги в многослойных ограждающих конструкциях, подвергаемых климатическим воздействиям.

По сравнению с оценкой влажностного состояния ограждающих конструкций по стационарным условиям эксплуатации моделирование нестационарного влажностного режима обеспечивает более точные сведения о влажности материалов конструкций и о риске, связанном с проблемами конденсации пара на поверхности.

Модели, рассматриваемые в настоящем стандарте, учитывают накопление влаги, эффекты конденсации и перенос жидкости в материалах конструкций, а также конвективно-лучистый перенос теплоты в граничных условиях. В процессе эксплуатации зданий влажностное состояние материалов ограждающих конструкций изменяется в зависимости от конструктивных особенностей, свойств материалов, температурно-влажностных условий в помещениях, климатических условий района строительства. Влажностный режим определяет эксплуатационные свойства ограждающих конструкций здания и непосредственно влияет на теплозащитные свойства, коррозию металлических деталей, прочностные свойства, напряженно-деформированное состояние, долговечность и эстетику конструкций.

1 Область применения


Настоящий стандарт распространяется на ограждающие конструкции зданий и сооружений и устанавливает метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций при нестационарных условиях эксплуатации.

Математическая модель, приведенная в настоящем стандарте, описывает следующие явления нестационарного одномерного переноса теплоты и влаги в конструкциях:

- удаление строительной влаги;

- накопление влаги за счет конденсации в порах и капиллярах вследствие диффузии в переходный и зимний периоды времени;

- увлажнение косыми дождями;

- увлажнение, обусловленное миграцией влаги из наружной части конструкции во внутреннюю в летний период эксплуатации;

Результаты расчета по предложенной математической модели могут быть использованы в следующих целях:

- для повышения энергоэффективности зданий;

- повышения комфортности зданий для проживания;

- повышения долговечности конструкций и сохранения их эксплуатационных свойств.

2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте приведены нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме

ГОСТ 23250-78 Материалы строительные. Метод определения удельной теплоемкости

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования
_______________
* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008.


ГОСТ 24816-81 Материалы строительные. Метод определения сорбционной влажности

ГОСТ 25898-2012 Материалы и изделия строительные. Методы определения паропроницаемости и сопротивления паропроницанию

ГОСТ 31166-2003 Конструкции ограждающие зданий и сооружений. Метод калориметрического определения коэффициента теплопередачи

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Обозначения и единицы измерения характеристик тепло- и влагопереноса


В настоящем стандарте применены обозначения и единицы измерения характеристик тепло- и влагопереноса, приведенные в таблице 1.


Таблица 1 - Обозначения и единицы измерения

Характеристика

Обозначение

Единица измерения

Мгновенная скорость капиллярного всасывания

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·с)

Удельная теплоемкость материала

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Дж/(кг·°С)

Парциальное давление водяного пара

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Па

Парциальное давление насыщенного водяного пара

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Па

Плотность потока влаги

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·с)

Энтальпия

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Дж

Интенсивность солнечной радиации

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Вт/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Поток влаги

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Поток влаги через наружную поверхность

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Коэффициент капиллярного всасывания

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·сГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций)

Показатель степени в уравнении капиллярного всасывания

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

-

Атмосферное давление

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Па

Сопротивление паропроницанию слоя

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·ч·Па)/мг

Плотность теплового потока

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Вт/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Температура

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

°С

Эквивалентная температура воздуха окружающей среды

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

°С

Температура поверхности конструкции

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

°С

Влажность по массе

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/кг

Пространственная координата

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

м

Время

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

с

Продолжительность выпадения жидких осадков в месяц

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

ч

Количество осадков, выпадающих на вертикальную поверхность

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

мм

Коэффициент теплоотдачи

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Вт/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·°С)

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Вт/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·°С)

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Вт/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·°С)

Коэффициент статической влагопроводности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(м·с)

Коэффициент динамической влагопроводности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(м·с)

Потенциал влажности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

°В

Коэффициент потенциалопроводности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(м·с·°В)

Теплопроводность материала

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Вт/(м·К)

Коэффициент паропроницаемости материала

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/(м·с·Па)

Плотность материала

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Плотность воды

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

кг/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

-

Относительная влажность воздуха

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

%

4 Основные уравнения математической модели

4.1 Ограничения

Математическая модель, приведенная в настоящем стандарте, предполагает следующие условия и ограничения:

- рассматривается одномерный перенос теплоты и влаги;

- постоянная геометрия конструкции, отсутствие деформаций материалов;

- отсутствие изменений свойств материалов в результате повреждения или старения;

- отсутствие химических реакций;

- все материалы ограждающей конструкции являются изотропными;

- пренебрегают теплотой, выделяемой при фазовых переходах, в том числе при сорбции-десорбции водяного пара;

- пренебрегают зависимостью влагоемкости от температуры;

- пренебрегают термоградиентными механизмами влагопереноса;

- пренебрегают фильтрационными механизмами влагопереноса.

4.2 Основные уравнения тепло- и влагопереноса в ограждающих конструкциях

В качестве основных уравнений тепло- и влагопереноса в ограждающих конструкциях используют дифференциальные уравнения влагопереноса (1) и теплопереноса (2):

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (1)


ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (2)


Потоки влаги и теплоты, проходящие через конструкцию, определяют через потенциалы:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (3)


ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (4)


С учетом выражений (3) и (4) уравнения (1) и (2) представляют в следующем виде:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (5)


ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (6)


Примечание - В качестве градиента потенциала влажности используют сумму градиентов частных потенциалов: парциального давления водяного пара в порах материала, влажности материала по массе, температуры в материале, общего давления в материале и др.


В качестве частных потенциалов математической модели, представленной в настоящем стандарте, используют парциальное давление водяного пара в порах материала ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций* и влажность материала по массе ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций:
________________
* Формула соответствует оригиналу. Вероятно, должно быть ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (7)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - относительная влажность воздуха (функция сорбционного влагосодержания материала).

Примечание - Уравнение (7) является наиболее применяемым в практике расчетов.


Более точный расчет относительной влажности воздуха в порах материала может быть проведен, если при непрерывном изменении влажности в материале при известной изотерме сорбции материала, определяемой функцией ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, известна изотерма десорбции материала, определяемая функцией ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций.

Относительную влажность воздуха в порах материала рассчитывают по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (8)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций.

Примечание - Приведенная формула означает, что относительная влажность воздуха в порах материала определяется по изотерме сорбции, когда влажность материала возрастает, и по изотерме десорбции, когда влажность убывает.

4.3 Граничные условия теплообмена

4.3.1 Граничные условия теплообмена на поверхностях конструкции

Граничные условия теплообмена на поверхностях конструкции задаются зависимостью между тепловым потоком за счет теплопроводности твердой стенки и тепловым потоком от окружающей среды за счет температурного напора [формулы (9)-(11)]:

- на внутренней поверхности:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций; (9)


- на наружной поверхности:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (10)


ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (11)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - толщина конструкции, м.

Допускается в качестве граничных условий теплообмена задавать известное значение температуры.

4.3.2 Граничные условия теплообмена на стыке материалов

Граничными условиями теплообмена на стыке материалов являются:

- непрерывность температуры на границе раздела двух материалов внутри ограждающей конструкции:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций; (12)


- отсутствие источников и стоков теплоты (тепловой поток непрерывен):

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (13)

4.4 Граничные условия влагообмена

4.4.1 Граничные условия влагообмена на поверхностях конструкций

Граничные условия влагообмена на поверхностях конструкций задаются формулами (14)-(18).

Поток влаги, выходящий из конструкции, определяется уравнениями:

- через внутреннюю поверхность

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций; (14)


- через наружную поверхность

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (15)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - сопротивление паропроницанию внутреннего и наружного слоев, (мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкцийч·Па)/мг;

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - плотность потока жидкой влаги через внутреннюю и наружную поверхности, кг/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·с).

Плотность потока влаги (количество жидкой влаги), поглощаемой ограждающей конструкцией, должно определяться в каждом конкретном случае.

Плотность потока жидкой влаги через наружную поверхность ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций внутрь ограждающей конструкции при ее нестационарном увлажнении определяют по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (16)


Плотность потока жидкой влаги в наружный слой ограждающей конструкции, вызванной косым дождем, определяют как мгновенную скорость капиллярного всасывания ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. При этом плотность потока жидкой влаги не должна превосходить интенсивность выпадения осадков на вертикальную поверхность:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (17)

4.4.2 Граничные условия влагообмена на стыке материалов

При наличии в конструкции пароизоляционного слоя принимают, что жидкая влага не проходит через слой пароизоляции, при этом плотность потока водяного пара определяют по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (18)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - сопротивление паропроницанию пароизоляционного слоя.

На стыке двух слоев ограждающей конструкции, выполненных из разных материалов, при отсутствии пароизоляции принимают, что влажности материалов слоев являются равновесными (функционально зависимыми):

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (19)


В зоне сорбционного увлажнения равновесные влажности материалов принимают по изотермам сорбции (десорбции). При этом парциальное давление водяного пара в порах материалов непрерывно:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (20)


Для сверхсорбционной зоны зависимость (19) определяют экспериментально. При условии, что влажность на стыке слоев материалов распределяется пропорционально скоростям капиллярного всасывания, зависимость (19) описывается соотношением:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (21)

где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций и ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - максимальные сорбционные влажности материалов.

5 Исходные данные

5.1 Общие положения

Перед расчетом температурно-влажностного режима ограждающей конструкции должны быть известны следующие необходимые исходные данные:

- характеристики граничных условий;

- характеристики материалов конструкции;

- характеристики конструкции;

- характеристики условий проведения расчетов.

5.2 Характеристики граничных условий

К характеристикам граничных условий относятся:

- температура наружного воздуха, переменная в течение года и принимаемая согласно данным натурных наблюдений или по данным, приведенным в нормах и правилах по строительной климатологии [1];

- температура внутреннего воздуха, переменная или постоянная в течение года и принимаемая в соответствии с условиями проектирования;

- относительная влажность наружного воздуха, переменная в течение года и принимаемая согласно данным натурных наблюдений или по [1];

- относительная влажность внутреннего воздуха, переменная или постоянная в течение года и принимаемая в соответствии с условиями проектирования;

- коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, переменные или постоянные в течение года, вычисляемые для условий решаемой задачи или принимаемые по строительным нормам и правилам по тепловой защите зданий [2].

Значения перечисленных параметров необходимо иметь на начало каждого месяца. Изменение их в течение месяца принимают линейным.

5.3 Характеристики материалов конструкции

Перечень характеристик материалов и методы их определения, необходимые для расчетов по математической модели, приведен в таблице 2.


Таблица 2 - Характеристики материалов

Наименование характеристики

Обозначение

Значения

Метод определения

Плотность

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

По действующим строительным нормам и правилам

По нормативному документу на материал конкретного вида

Удельная теплоемкость

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

То же

По ГОСТ 23250

Теплопроводность

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

"

По ГОСТ 7076

Изотерма сорбции

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

-

По ГОСТ 24816

Коэффициент паропроницаемости

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

По действующим строительным нормам и правилам

По ГОСТ 25898

Коэффициент капиллярного всасывания

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

-

По приложению А

Коэффициент статической влагопроводности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

-

По приложению Б

Коэффициент динамической влагопроводности

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

-

По приложению В

5.4 Характеристики конструкции

Для проведения расчетов должны быть известны следующие данные о конструкции:

- толщина и порядок расположения однородных слоев в конструкции;

- места расположения пароизоляционных слоев и значения их сопротивления паропроницаемости;

- начальная влажность материалов конструкции.

5.5 Характеристики условий проведения расчетов

Характеристики условий проведения расчетов включают в себя:

- месяц, начиная с которого следует проводить расчет;

- число лет, для которых следует проводить расчет;

- промежуток времени, через который следует фиксировать результаты расчета (рекомендуется один месяц).

6 Выходные данные


Результатом расчета температурно-влажностного режима ограждающей конструкции должны быть распределения влажности и температуры по толщине конструкции для любого момента времени ее эксплуатации.

Пример расчета температурно-влажностного режима ограждающей конструкции по математической модели приведен в приложении Г.

Приложение А (рекомендуемое). Метод определения коэффициента и мгновенной скорости капиллярного всасывания воды строительными материалами

Приложение А
(рекомендуемое)

А.1 Средства испытаний

Лабораторные весы по ГОСТ 24104.

Штангенциркуль по ГОСТ 166.

Линейка по ГОСТ 427.

Контейнер для воды.

Часы.

А.2 Подготовка образцов

Для определения коэффициента капиллярного всасывания воды строительным материалом изготовляют образцы материала в виде призм высотой от 100 до 250 мм, размерами поперечного сечения 50x50 мм. Боковые грани образцов влагоизолируют (например, парафином или силиконовым герметиком). Образцы взвешивают с точностью до 0,01 г, определяют площадь поперечного сечения. Число образцов должно быть не менее трех.

А.3 Проведение испытаний

Образцы устанавливают вертикально в контейнер с водой так, чтобы нижняя (невлагоизолированная) грань соприкасалась с поверхностью воды. Не допускается касание нижней грани образца дна контейнера.

Образцы взвешивают через следующие интервалы времени: 5 мин от момента соприкосновения образца с водой, далее через 10 мин; 15 мин; 30 мин; 1 ч; 1,5 ч; 3 ч; 6 ч; 24 ч; 48 ч.

Определяют массу воды, поглощенной поверхностью образца площадью 1 мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, кг/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (А.1)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - масса влажного образца в момент времени ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, кг;

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - масса образца перед испытанием, кг;

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - площадь поперечного сечения образца.

А.4 Обработка результатов испытаний


По результатам взвешиваний образца строят график зависимости массы образца ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций от ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций (квадратный корень от времени).

Для определения коэффициента капиллярного всасывания испытуемого материала ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций и уточнения "закона квадратного корня из времени" для него уравнение, описывающее процесс капиллярного всасывания, записывают в виде

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций (А.2)


Для определения значений ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций и ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций уравнение (А.2) логарифмируют:

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (A.3)


Строят график в координатах ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций и ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций.

Коэффициент капиллярного всасыванияГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций определяют, исходя из равенства ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций при ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций1. Для определения показателя степени ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций в уравнении капиллярного всасывания экспериментальные точки на графике в логарифмических координатах аппроксимируют прямой линией. Угловой коэффициент функции линейной аппроксимации является значением показателя степени ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций.

Мгновенную скорость капиллярного всасывания воды строительным материалом ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, кг/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·с), определяют по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (А.4)


За результат испытания принимают среднеарифметические значения результатов испытаний всех образцов.

Приложение Б (рекомендуемое). Метод определения коэффициента статической влагопроводности строительных материалов

Приложение Б
(рекомендуемое)

Б.1 Средства испытаний

Лабораторные весы по ГОСТ 24104.

Штангенциркуль по ГОСТ 166.

Линейка по ГОСТ 427.

Контейнер для воды.

Часы.

Пила.

Сушильный электрошкаф.

Б.2 Подготовка образцов

Для определения коэффициента статической влагопроводности строительных материалов изготовляют образцы материала в виде призмы высотой от 100 до 250 мм, размерами поперечного сечения 50x50 мм или цилиндра диаметром 50 мм, высотой от 100 до 250 мм. Боковые грани образцов влагоизолируют (например, парафином или силиконовым герметиком). Число образцов должно быть не менее трех.

Б.3 Проведение испытаний

Образцы устанавливают вертикально в контейнер с водой так, чтобы нижняя невлагоизолированная грань соприкасалась с поверхностью воды. Не допускается касание нижней грани образца дна контейнера. Зазор между стенками сосуда и боковой поверхностью образца герметизируют (например, парафином или силиконовым герметиком).

При проведении испытаний контейнер с образцом периодически взвешивают с точностью до 0,01 г и определяют плотность потока влаги через образец по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (Б.1)


где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций и ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - массы образца при двух последовательных взвешиваниях, кг; ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - площадь поперечного сечения образца, мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций; ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - интервал времени между взвешиваниями, с.

После установления стационарного потока влаги образцы материала разрезают на несколько частей по высоте. Толщина каждой части должна быть не менее 20 мм. Каждую часть образца взвешивают с точностью до 0,01 г, затем высушивают до постоянной массы, взвешивают и определяют влажность каждой части. Массу каждой части образца считают постоянной, если разность между результатами двух последовательных взвешиваний не превышает 0,01 г.

Б.4 Обработка результатов испытаний

По результатам взвешиваний частей образцов до и после высушивания строят кривую распределения влажности по высоте образца, определяют градиенты влажности, а затем рассчитывают значения коэффициента статической влагопроводности ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, кг/(м·с), по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, (Б.2)

где ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - плотность потока влаги через образец, кг/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·с);

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций - градиент влажности по длине образца, (кг/кг)/м.

Для определения градиента влажности рассматривают участок кривой распределения влажности по высоте образца, где наблюдается изменение влажности. Экспериментальные точки на данном участке аппроксимируют многочленом необходимого порядка, являющимся функцией зависимости влажности ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций от координаты ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. Производная данной функции при каждом значении ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций является значением градиента влажности в данной точке.

За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытания трех образцов.

Приложение В (рекомендуемое). Метод определения коэффициента динамической влагопроводности строительных материалов

Приложение В
(рекомендуемое)

В.1 Средства испытаний

Лабораторные весы по ГОСТ 24104.

Штангенциркуль по ГОСТ 166.

Линейка по ГОСТ 427.

Контейнер для воды.

Часы.

Пила.

Сушильный электрошкаф.

В.2 Подготовка образцов

Для определения коэффициента динамической влагопроводности строительных материалов изготовляют образцы материала в виде призм высотой от 100 до 250 мм, размерами поперечного сечения 50x50 мм. Боковые грани образцов влагоизолируют (например, парафином или силиконовым герметиком). Образцы взвешивают с точностью до 0,01 г, определяют площадь их поперечного сечения. Число образцов должно быть не менее трех.

В.3 Проведение испытаний

Образцы помещают в контейнер с водой так, чтобы нижняя невлагоизолированная грань соприкасалась с поверхностью воды. Не допускается касание нижней грани образца дна контейнера. Через время ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций образцы разрезают на части по высоте. Толщина каждой части должна быть не менее 20 мм. Момент времени ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций устанавливают по результатам анализа кривой капиллярного всасывания до момента первого перелома на ней (при отсутствии перелома - произвольно). Каждую часть образца взвешивают с точностью до 0,01 г, затем высушивают до постоянной массы, взвешивают и определяют влажность каждой части. Массу каждой части образца считают постоянной, если разность между результатами двух последовательных взвешиваний не превышает 0,01 г.

По результатам испытания строят график распределения влажности по высоте образцов.

В.4 Обработка результатов испытаний

По полученному распределению влажности по высоте образца рассчитывают параметры перемещения жидкой влаги в материале ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, по которым вычисляют значение коэффициента динамической влагопроводности.

Влажность материала при максимальном капиллярном увлажнении ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций определяют по графику распределения влажности. Рекомендуется при обработке результатов испытания пользоваться влажностью ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, измеряемой в кг/кг или в процентах к массе сухого материала.

Для расчета параметра ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций рассматривают начальный участок графика распределения влажности по высоте образца. Выбирают точку с наибольшей координатой, в которой влажность материала отличается от влажности при максимальном увлажнении образца ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций не более чем на 5%. Координату указанной точки обозначают ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. Параметр ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций рассчитывают по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (В.1)


Для расчета параметра ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций рассматривают конечный участок кривой распределения влажности. Кривая на этом участке линейно экстраполируется по двум последним точкам, влажность в которых отличается от начальной, до пересечения с осью координат. Координата этой точки обозначается ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. Параметр ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций рассчитывают по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (В.2)


Параметр ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций определяют, исходя из уравнения

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (В.3)


Экспериментальные точки наносят на плоскость в координатах ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций и аппроксимируют прямой, проходящей через начало координат. Угловой коэффициент указанной прямой является значением параметра ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций.

Значение коэффициента динамической влагопроводности вычисляют с учетом всех параметров перемещения жидкой влаги в материале по формуле

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. (В.4)


За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытания трех образцов.

Приложение Г (справочное). Пример расчета температурно-влажностного режима ограждающей конструкции по математической модели

Приложение Г
(справочное)


В настоящем приложении приведен пример расчета температурно-влажностного режима ограждающей конструкции жилого здания по математической модели, приведенной в настоящем стандарте.

Пример приведен для климатических условий г.Москвы. Принято, что температура и относительная влажность воздуха внутри здания остаются постоянными в течение года и равны 20°С и 55% соответственно.

Описание ограждающей конструкции и характеристик материалов, необходимых для расчета, приведено в таблице Г.1. Изотермы сорбции используемых материалов приведены в таблице Г.2.


Таблица Г.1 - Описание ограждающей конструкции и характеристики материалов

Состав стены изнутри наружу

Толщина слоя ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, м

Плотность материала ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, кг/мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций

Коэффициент теплопроводности при условиях эксплуатации А и Б ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, Вт/м·°С

Коэффициент паропроницаемости ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций, мг/(м·ч·Па)




А

Б


Штукатурка по газобетону

0,02

1550

0,76

0,93

0,05

Газобетон марки по средней плотности D400

0,3

450

0,14

0,15

0,135

Пенополистирол

0,1

40

0,041

0,05

0,05

Цементно-песчаная штукатурка

0,01

1550

0,76

0,93

0,09



Таблица Г.2 - Изотермы сорбции материалов конструкции

Наименование материала

Сорбционная влажность, % по массе, при температуре (20±2)°С и относительной влажности воздуха, %


10

20

30

40

50

60

70

80

90

97

Штукатурка по газобетону

0,1

0,2

0,3

0,32

0,47

0,62

1,01

1,41

2,46

4,38

Газобетон марки по средней плотности D400

0,1

0,2

0,25

0,33

0,4

0,43

0,805

1,18

2,19

5,34

Пенополистирол

0,2

0,3

0,7

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,6

Цементно-песчаная штукатурка

0,5

0,9

1,1

1,3

1,5

1,8

2,1

2,7

3,2

4,0


В таблице Г.3 приведены температура и относительная влажность воздуха на начало месяца, рассчитанные по данным, приведенным в [2].


Таблица Г.3 - Температура и относительная влажность воздуха

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Температура, °С

-8,75

-9,7

-6,75

0,05

8,15

13,95

17,05

17,2

13,5

7,5

1,2

-4,6

Относительная влажность воздуха, %

84,5

82,5

79,5

72

62

58,5

61

65,5

70,5

75,5

80

83,5


Коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции постоянны в течение года и приняты равными 8,7 Вт/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·°С) и 23 Вт/(мГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций·°С) соответственно.

Результаты расчета представлены на рисунке Г.1 в виде распределения влажности внутри конструкции после трех лет эксплуатации здания, приведенные на начало февраля (месяца наибольшего влагонакопления).

ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций


Рисунок Г.1 - Распределение влажности внутри конструкции

Библиография

[1]

СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99 Строительная климатология"

[2]

СП 50.13330.2012 "СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий"


УДК 721:535.241.46:006.354

МКС 91.120.99

NEQ

Ключевые слова: здания и сооружения, ограждающие конструкции, тепло- влагоперенос, числовое моделирование, пример расчета



Электронный текст документа
сверен:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2016

29.05.2017, 40 просмотров.

Атрибуты

Номер документа 32494-2013
Вид документа ГОСТ
Принявший орган Росстандарт
Статус Действующий
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2016 год
Дата принятия 30.12.2013
Дата начала действия 01.01.2015
Система управления сайтом Host CMS