RU2674659C1 - Building wall humidity conditions determining method - Google Patents
Building wall humidity conditions determining method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674659C1 RU2674659C1 RU2017146098A RU2017146098A RU2674659C1 RU 2674659 C1 RU2674659 C1 RU 2674659C1 RU 2017146098 A RU2017146098 A RU 2017146098A RU 2017146098 A RU2017146098 A RU 2017146098A RU 2674659 C1 RU2674659 C1 RU 2674659C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- moisture
- humidity
- time
- building
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009435 building construction Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 24
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам оценки состояния строительного материала наружных стен зданий и сооружений с учетом степени их увлажнения, которая изменяется в процессе эксплуатации зданий и сооружений.The invention relates to methods for assessing the state of building material of the outer walls of buildings and structures, taking into account the degree of their moisture, which changes during the operation of buildings and structures.
Известен способ определения потенциала влажности материалов ограждающих конструкций, при котором проводят испытание на теплопроводность, сорбцию и паропроницание строительного исследуемого материала, а по результатам контроля за влажностью и температурой определяют потенциалы влажности и вычисляют влажностные характеристики строительных материалов по шкале потенциала влажностиThere is a method of determining the moisture potential of materials of building envelopes, in which they conduct a test for thermal conductivity, sorption and vapor permeation of the building material under study, and moisture potentials are determined by the results of humidity and temperature control and the moisture characteristics of building materials are calculated on a scale of moisture potential
(см. авторское свидетельство SU №1157431, кл. G01N 25/56, опубл. 23.05.1985).(see copyright certificate SU No. 1157431, class G01N 25/56, publ. 05.23.1985).
Однако данный способ требует проведения достаточно большого количества измерений и вычислений, что усложняет его использование.However, this method requires a sufficiently large number of measurements and calculations, which complicates its use.
Известен способ прогнозирования защиты от переувлажнения многослойной стены здания, заключающийся в том, что измеряют температуру стены и влажность стены с помощью сенсоров с передачей результатов измерения на дисплей (см. патент CN №105678971, кл. G08B 21/20, опубл. 15.06.2016).There is a method for predicting protection against waterlogging of a multilayer wall of a building, which consists in measuring the temperature of the wall and humidity of the wall using sensors with the transmission of the measurement results to the display (see CN patent No. 105678971,
Данный способ позволяет проводить мониторинг состояния стены путем измерения температуры стены и температуры и влажности воздуха. Однако способ не позволяет определить распределение влажности по толщине стены, что не позволяет проводить прогнозирование защиты от переувлажнения многослойной стены здания и, как результат, возможность дальнейшего использования здания с данными стенами.This method allows you to monitor the condition of the wall by measuring the temperature of the wall and temperature and humidity. However, the method does not allow to determine the distribution of humidity over the wall thickness, which does not allow prediction of protection against waterlogging of the multilayer walls of the building and, as a result, the possibility of further use of the building with these walls.
Известен нестационарный способ последовательного увлажнения [Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. - НИИСФ Госстроя СССР, - М., Стройиздат, 1984.], заключающийся в том, что проводят эксперименты на паропроницаемость, статическую влагопроводность и сорбцию, строят графики зависимости температуры и относительной влажности воздуха от времени в течении года, затем оценивают количество влаги в стене с помощью численного метода. Однако данный способ требует проведения достаточно большого количества измерений и вычислений, а также нет возможности его применения без программирования высокого уровня, что затрудняет его применение в практике строительства.Known non-stationary method of sequential wetting [Guidelines for calculating the humidity regime of building envelopes. - NIISF Gosstroy of the USSR, - M., Stroyizdat, 1984.], which consists in the fact that they conduct experiments on vapor permeability, static moisture conductivity and sorption, build graphs of the temperature and relative humidity of the air over time throughout the year, then estimate the amount of moisture in the wall using the numerical method. However, this method requires a sufficiently large number of measurements and calculations, and there is no possibility of its application without high-level programming, which complicates its application in construction practice.
Известен способ применения потенциала Богословского [Богословский В.Н. Основы теории потенциала влажности материала применительно к наружным ограждениям оболочки зданий: монография / В.Н. Богословский; под редакцией В.Г. Гагарина; М-во образования и науки Росс. Федерации, ФГБОУ ВПО «Моск. Гос. строит. Ун-т». - Москва: МГСУ, 2013 - 112 с. (Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ], заключающийся в том, что проводят эксперименты по определению потенциала влажности строительного материала с помощью экспериментального устройства, т.н. «разрезной колонки». Однако данный способ имеет сильные временные затраты из-за трудоемкости эксперимента, что также затрудняет его использование в практике строительства.A known method of applying the theological potential [Theological V.N. Fundamentals of the theory of the potential of humidity of a material as applied to the outer enclosures of the building envelope: monograph / V.N. Theological; edited by V.G. Gagarin; M-in education and science Ross. Federation, FSBEI HPE Mosk. Gos. builds. Un-t. " - Moscow: MGSU, 2013 - 112 p. (Library of scientific developments and projects of NRU MGSU], which consists in the fact that they conduct experiments to determine the moisture potential of building materials using an experimental device, the so-called “split column.” However, this method has strong time costs due to the complexity of the experiment, which also complicates its use in construction practice.
Известен стационарный способ защиты от переувлажнения, изложенный в СП «Тепловая защита зданий» [СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»], заключающийся в том, что проводят эксперименты на пароропроницание и теплопроводность, определяют среднемесячную температуру и относительную влажность наружного воздуха для периода с отрицательной среднемесячной температурой, затем в предположении стационарного распределения реальной температуры и температуры максимального увлажнения в стене вычисляют баланс влагопереноса в стене. Однако данный способ не учитывает нестационарные тепловые и влажностные климатические воздействия на стену в зависимости от времени, а также не учитывает такие физические свойства строительного материала как сорбция и статическая влагопроводность.The stationary method of protection against waterlogging is described in the joint venture "Thermal protection of buildings" [SP 50.13330.2012 "Thermal protection of buildings"], which consists in the fact that they conduct experiments on steam penetration and thermal conductivity, determine the average monthly temperature and relative humidity of the outdoor air for a period of negative monthly average temperature, then, assuming a stationary distribution of the real temperature and the maximum humidity temperature in the wall, the moisture transfer balance in the wall is calculated. However, this method does not take into account unsteady thermal and humidity climatic effects on the wall depending on time, and also does not take into account such physical properties of the building material as sorption and static moisture conductivity.
Известен квази-стационарный способ Козлова [Козлов, В.В. Метод инженерной оценки влажностного состояния современных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты при учете паропроницаемости, влагопроводности и фильтрации воздуха: автореф. дис. … канд. техн. наук. - М., 2004. - 24 с.], заключающийся в том, что проводят эксперимент на пароропроницание, статическую влагопроводность и сорбцию, с помощью которых строят шкалу потенциала влажности для материала стены, определяют среднемесячные температуры и относительные упругости водяного пара для каждого месяца, затем оценивают количество влаги в стене на каждый месяц в предположении стационарного распределения теплового и влажностного полей в материале стены в течении месяца. Однако и этот способ не учитывает нестационарные тепловые и влажностные климатические воздействия на стену в зависимости от времени.Known quasi-stationary method of Kozlov [Kozlov, V.V. The method of engineering assessment of the humidity state of modern building envelopes with a high level of thermal protection when taking into account vapor permeability, moisture conductivity and air filtration: abstract. dis. ... cand. tech. sciences. - M., 2004. - 24 S.], which consists in the fact that they conduct an experiment on vapor permeation, static moisture conductivity and sorption, with which they build a scale of the moisture potential for the wall material, determine the average monthly temperatures and relative elasticities of water vapor for each month, then estimate the amount of moisture in the wall for each month, assuming a stationary distribution of thermal and humidity fields in the wall material for a month. However, this method does not take into account non-stationary thermal and humidity climatic effects on the wall depending on time.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения расположения плоскости максимального увлажнения стены для прогнозирования защиты от переувлажнения многослойной стены здания, заключающийся в том, что измеряют температуру наружной поверхности стены, температуру внутренней поверхности стены и температуру между слоями материалов, образующих стену и дополнительно измеряют среднюю температуру наружного воздуха для периода с отрицательной среднемесячной температурой и температуру внутри помещения, затем путем построения графика вычисляют положение плоскости максимального увлажнения в стене. Однако способ позволяет определить только место максимального влагонакопления в предположении стационарного климатического воздействия на стену и не позволяет оценить количество влаги, находящейся в стене в любой момент времени года с учетом нестационарной зависимости изменения количества влаги в стене во времени (см. патент RU 2628530 С2, кл. G01B 25/26, опубл. 18.08.2017).Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of determining the location of the plane of maximum wall moisture to predict protection against waterlogging of a multilayer wall of a building, which consists in measuring the temperature of the external surface of the wall, the temperature of the internal surface of the wall and the temperature between the layers of materials forming the wall and additionally measure the average outdoor temperature for a period with a negative average monthly temperature and pace indoor temperature, then by plotting calculate the position of the plane of maximum moisture in the wall. However, the method allows to determine only the place of maximum moisture accumulation under the assumption of a stationary climatic effect on the wall and does not allow to estimate the amount of moisture in the wall at any time of the year, taking into account the non-stationary dependence of the change in the amount of moisture in the wall over time (see patent RU 2628530 C2, cl G01B 25/26, published on 08/18/2017).
Технической проблемой, решаемой в изобретении является устранение недостатков указанных выше технических решений.The technical problem solved in the invention is the elimination of the disadvantages of the above technical solutions.
Техническим результатом, который достигается в изобретении является создание дискретно-континуального способа для определения влажностного режима стены здания.The technical result that is achieved in the invention is the creation of a discrete-continual method for determining the humidity regime of a building wall.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что способ определения влажностного режима стены здания заключается в том что, измеряют температуру наружной поверхности стены, температуру внутренней поверхности стены, среднюю температуру наружного воздуха для каждого месяца и температуру внутри помещения, измеряют относительную влажность внутри помещения, среднюю относительную влажность наружного воздуха для каждого месяца, после этого строят график зависимости относительной влажности наружного воздуха от времени года с разбивкой до одного дня с учетом непрерывно изменяющихся климатических воздействий, а также график зависимости температуры наружного воздуха от времени года с разбивкой до одного дня с учетом квазистационарного помесячного изменения температуры, проводят замеры паропроницаемости, статической влагопроводности и сорбции строительного материала стены, на основании которых строят шкалу потенциала влажности, затем строят «изотерму сорбции» по формуле ,The specified technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of determining the humidity regime of the wall of the building is that they measure the temperature of the external surface of the wall, the temperature of the internal surface of the wall, the average outdoor temperature for each month and the indoor temperature, measure the relative indoor humidity, the average relative humidity of the outdoor air for each month, then build a graph of the relative humidity of outdoor air from the time of the year with a breakdown of up to one day, taking into account continuously changing climatic influences, as well as a graph of the dependence of the outdoor temperature on the time of the year with a breakdown of up to one day, taking into account the quasi-stationary monthly changes in temperature, measure the vapor permeability, static moisture conductivity and sorption of the building wall on the basis of which a scale of moisture potential is built, then the "sorption isotherm" is built according to the formula ,
гдеWhere
ς - текущая величина влажности материала, % по массе;ς is the current moisture content of the material,% by weight;
ϕ - относительная упругость водяного пара, %;ϕ is the relative elasticity of water vapor,%;
- эквивалентное дополнительное давление, Па; - equivalent additional pressure, Pa;
Et -максимальная упругость водяного пара, Па;E t is the maximum elasticity of water vapor, Pa;
100 - коэффициент для перевода отношения ;100 - ratio to translate the relationship ;
μ - коэффициент паропроницаемости, ;μ is the vapor permeability coefficient, ;
β - коэффициент влагопроводности, .β is the coefficient of moisture conductivity, .
строят зависимость относительной потенциалоемкости материала стены от относительной упругости потенциала влажности по формулеbuild the dependence of the relative potential intensity of the wall material on the relative elasticity of the moisture potential according to the formula
, где where
w -влажность материала, % по массе;w is the moisture content of the material,% by weight;
ϕF -относительная упругость потенциала влажности, %ϕ F is the relative elasticity of the moisture potential,%
1000 - коэффициент для перевода размерности величины .1000 - coefficient for translating the dimension of a quantity .
затем стену представляют на чертеже в виде пространственно-временной области, на которой по оси х откладывают толщину стены, а по оси у откладывают время, проводят дискретно-континуальную аппроксимацию пространственно-временной области, где влажностное поле по оси х стены разбивают плоскостями и сохраняют непрерывный характер зависимости влажности от времени по оси у, затем определяют величину потенциала влажности всех сечений стены для любого момента времени по дискретно-континуальной формулеthen the wall is represented in the drawing in the form of a spatio-temporal region, on which the thickness of the wall is plotted along the x axis, and time is plotted along the y axis, a discrete-continuous approximation of the spatio-temporal region is performed, where the moisture field along the x-axis of the wall is divided by planes and maintained continuously the nature of the dependence of humidity on time along the y axis, then determine the value of the moisture potential of all wall sections for any moment in time using the discrete-continuous formula
, где where
p - числовой коэффициент, определяемый по формуле:p is a numerical coefficient determined by the formula:
, где where
α - тангенс угла наклона прямой в течении месяца;α is the tangent of the slope of the line during the month;
h - шаг разбиения конструкции по координате, м;h is the step of dividing the structure by coordinate, m;
Et1 - максимальная упругость водяного пара в ближнем к улице сечении разбиения, Па;E t1 is the maximum elasticity of water vapor in the section of the partition closest to the street, Pa;
; ;
затем по формуле ;then according to the formula ;
определяют относительную упругость потенциала влажности для всех сечений стены, затем по «изотерме сорбции» графически определяют влажность во всех сечениях стены, причем за начальную влажность стены рассматриваемого месяца принимают влажность стены на конец предыдущего месяца, за начальную влажность стены на момент постройки здания принимают сорбционную влажность материала, определяемую графически по «изотерме сорбции» при относительной влажности воздуха в момент постройки стены здания по всей толщине стены.determine the relative elasticity of the moisture potential for all wall sections, then the “sorption isotherm” graphically determines the moisture in all wall sections, and the wall humidity of the month in question is taken as the wall humidity at the end of the previous month, sorption humidity is taken as the initial wall humidity at the time of building construction material, determined graphically by the "sorption isotherm" at relative humidity at the time of construction of the wall of the building over the entire thickness of the wall.
На фиг. 1 показано изменение относительной влажности наружного воздуха в течение года; на фиг. 2 - то же, изменение температуры; на фиг. 3 представлена шкала потенциала влажности, представляющая собой зависимость влажности строительного материала от его потенциала влажности; на фиг. 4 представлена изотерма сорбции-сверхсорбции, представляющая собой зависимость влажности материала от относительной упругости потенциала влажности, которая имеет место как в сорбционной зоне (зона движения водяного пара), так и в сверхсорбционной зоне (зона движения жидкой влаги); на фиг. 5 представлена зависимость относительной потенциалоемкости строительного материала от относительной упругости потенциала влажности; на фиг. 6 показана стена в виде пространственно-временной области; на фиг. 7 - зависимость влажности от времени; на фиг. 8 - изотерма сорбции; на фиг. 9 - зависимость коэффициента влагопроводности материала от влажности; на фиг. 10 - зависимость интеграла коэффициента влагопроводности материала от его влажности.In FIG. 1 shows the change in the relative humidity of the outside air during the year; in FIG. 2 - the same, temperature change; in FIG. 3 shows the scale of the moisture potential, which is the dependence of the humidity of the building material on its moisture potential; in FIG. Figure 4 shows the sorption-suction adsorption isotherm, which represents the dependence of the material’s humidity on the relative elasticity of the moisture potential, which occurs both in the sorption zone (water vapor motion zone) and in the super-absorption zone (liquid moisture motion zone); in FIG. 5 shows the dependence of the relative potential intensity of the building material on the relative elasticity of the moisture potential; in FIG. 6 shows a wall in the form of a spatio-temporal region; in FIG. 7 - dependence of humidity on time; in FIG. 8 - sorption isotherm; in FIG. 9 - dependence of the coefficient of moisture conductivity of the material on moisture; in FIG. 10 - dependence of the integral coefficient of moisture conductivity of the material from its moisture content.
Способ определения влажностного режима стены здания осуществляют следующим образом. Измеряют температуру наружной поверхности стены, температуру внутренней поверхности стены, среднюю температуру наружного воздуха для каждого месяца и температуру внутри помещения, измеряют относительную влажность внутри помещения, среднюю относительную влажность наружного воздуха для каждого месяца. Строят график зависимости относительной влажности наружного воздуха от времени года с разбивкой до одного дня с учетом непрерывно изменяющихся климатических воздействий, а также график зависимости температуры наружного воздуха от времени года с разбивкой до одного дня с учетом квазистационарного помесячного изменения температуры. Для материала, из которого состоит стена проводят эксперимент на пароропроницание по ГОСТ 25898-2012 «Материалы и изделия строительные. Методы определения паропроницаемости и сопротивления паропроницанию» по методу «мокрой чаши», в результате которого получают коэффициент паропроницания μ , затем для материала, из которого состоит стена проводят эксперимент на сорбцию «эксикаторным методом» по ГОСТ 24816-2014 «Материалы строительные. Метод определения равновесной сорбционной влажности», в результате которого получают пять значений равновесной сорбционной влажности строительного материала, для значений относительной упругости водяного пара ϕ (40%, 60%, 80, 90%, 97%), затем строят «изотерму-сорбции», представляющую собой зависимость значений равновесной сорбционной влажности от относительной упругости водяного пара (см. фиг. 8), затем для материала, из которого состоит стена проводят эксперимент на статическую влагопроводность ГОСТ Р 56504-2015 «Материалы строительные».The method of determining the humidity regime of the wall of the building is as follows. Measure the temperature of the outer surface of the wall, the temperature of the inner surface of the wall, the average temperature of the outside air for each month and the temperature inside the room, measure the relative humidity inside the room, and the average relative humidity of the outside air for each month. A graph is plotted of the relative humidity of the outdoor air versus the time of the year, with a breakdown of up to one day, taking into account continuously changing climatic influences, and also a graph of the dependence of the outdoor air temperature of the time of the year, with a breakdown of up to one day, taking into account the quasi-stationary monthly temperature change. For the material the wall consists of, they conduct an experiment on steam penetration according to GOST 25898-2012 “Building materials and products. Methods for determination of vapor permeability and vapor permeability ”according to the“ wet bowl ”method, which results in a vapor permeability coefficient μ , then for the material the wall consists of, conduct an experiment on sorption by the “exicator method” according to GOST 24816-2014 “Building materials. The method of determining the equilibrium sorption humidity ”, which results in five values of the equilibrium sorption humidity of the building material, for the values of the relative elasticity of water vapor ϕ (40%, 60%, 80, 90%, 97%), then the“ isotherm-sorption ”is built, which represents the dependence of the equilibrium sorption humidity on the relative elasticity of water vapor (see Fig. 8), then for the material the wall consists of, conduct an experiment on static moisture conductivity GOST R 56504-2015 “Building materials”.
Влажностное поле в стене здания представляется нестационарным в любой момент времени и описывается следующим дифференциальным уравнением влагопереноса:The humidity field in the wall of the building appears unsteady at any time and is described by the following differential equation of moisture transfer:
F - потенциал влажности, Па;F is the moisture potential, Pa;
τ - время, сут;τ — time, day;
х - координата в стене, м;x - coordinate in the wall, m;
Et - максимальная упругость водяного пара, Па;E t is the maximum elasticity of water vapor, Pa;
μ - коэффициент паропроницаемости строительного материала, ;μ is the vapor permeability coefficient of the building material, ;
0,024 - коэффициент, стоящий перед коэффициентом паропроницаемости, чтобы перевести размерность μ изв.0,024 is the coefficient before the vapor permeability coefficient in order to convert the dimension μ from at .
γ0 - плотность строительного материала, ;γ 0 - the density of the building material, ;
ξF0.cp - средняя величина относительной потенциалоемкости материала, ;ξ F0.cp is the average value of the relative potential intensity of the material, ;
Температурное поле в стене здания в течении месяца предполагается стационарным, при этом за наружную температуру принимают температуру среднюю температуру наружного воздуха для каждого месяца (см. фиг. 2). При этом уравнение, описывающее температурное поле стены определяется в виде:The temperature field in the wall of the building during the month is assumed to be stationary, while the outside temperature is taken as the temperature of the average outdoor temperature for each month (see Fig. 2). In this case, the equation describing the temperature field of the wall is determined in the form:
t - температура, °С;t is the temperature, ° C;
х -координата в стене, м;x is the coordinate in the wall, m;
Потенциал влажности представляет собой следующую функцию:The moisture potential is the following function:
ϕF - относительная упругость потенциала влажности;ϕ F is the relative elasticity of the moisture potential;
Et - максимальная упругость водяного пара, Па;E t is the maximum elasticity of water vapor, Pa;
Из уравнения (3) определяется относительная упругость потенциала влажности:From the equation (3), the relative elasticity of the moisture potential is determined:
Под относительной упругостью потенциала влажности ϕF понимается сумма относительной упругости водяного пара ϕ, обусловленной паропроницаемостью строительного материала, и отношения эквивалентного дополнительного давления, обусловленного влагопроводностью строительного материала, к максимальной упругости водяного пара Et при данной температуре, %:The relative elasticity of the moisture potential ϕ F is understood as the sum of the relative elasticity of water vapor ϕ due to the vapor permeability of the building material and the ratio of the equivalent additional pressure due to the moisture conductivity of the building material, to the maximum elasticity of water vapor E t at a given temperature,%:
ϕ - относительная упругость водяного пара, %;ϕ is the relative elasticity of water vapor,%;
- эквивалентное дополнительное давление, Па; - equivalent additional pressure, Pa;
ς - текущее значение влажности материала, стоящее под знаком интеграла, % по массе (сам интеграл определяется графически по фиг. 9, как площадь под линией экспериментальной зависимости коэффициента влагопроводности строительного материала, из которого состоит стена, от влажности материала) В результате эксперимента получают зависимость коэффициента статической влагопроводности строительного материала от влажности материала, из которого состоит стена от влажности (см. фиг. 9), далее графически рассчитывают площадь под кривой на фиг. 9 и получают зависимость интеграла коэффициента влагопроводности от влажности (см. фиг. 10), т.е. графически получают величинуς is the current value of the moisture content of the material, which is under the sign of the integral,% by weight (the integral itself is determined graphically in Fig. 9, as the area under the line of the experimental dependence of the moisture conductivity coefficient of the building material of which the wall consists of material moisture). As a result of the experiment, the dependence the coefficient of static moisture conductivity of the building material from the moisture content of the material of which the wall consists of humidity (see Fig. 9), the area under the curve in FIG. 9 and the dependence of the integral of the coefficient of moisture conductivity on humidity is obtained (see FIG. 10), i.e. graphically get the value
, ,
Et - максимальная упругость водяного пара, Па;E t is the maximum elasticity of water vapor, Pa;
100 - коэффициент для перевода отношения ;100 - ratio to translate the relationship ;
μ - коэффициент паропроницаемости, ;μ is the vapor permeability coefficient, ;
β - коэффициент влагопроводности, .β is the coefficient of moisture conductivity, .
Физический смысл относительной упругости потенциала влажности заключается в том, что относительная упругость потенциала влажности строительного материала показывает во сколько раз суммарное давление, вызванное упругостью водяного пара и эквивалентным дополнительным давлением жидкой влаги, превышает максимальную упругость водяного пара, при данной температуре и выражается в %.The physical meaning of the relative elasticity of the moisture potential is that the relative elasticity of the moisture potential of the building material shows how many times the total pressure caused by the elasticity of water vapor and the equivalent additional pressure of liquid moisture exceeds the maximum elasticity of water vapor at a given temperature and is expressed in%.
Относительную упругость потенциала влажности можно представить в виде системы уравнений:The relative elasticity of the moisture potential can be represented as a system of equations:
wмакс. сорбц _ максимальная сорбционная влажность строительного материала, определяемая по изотерме сорбции, % по массе;w max sorption _ maximum sorption humidity of the building material, determined by the sorption isotherm,% by weight;
wнач.влагопроводности - влажность при которой начинается сверхсорбционное движение, обусловленного влагопроводностью строительного материала, % по массе;w beginning of moisture conduction - humidity at which the superabsorption movement begins, due to the moisture conduction of the building material,% by weight;
wмакс - максимальная влажность, которая может быть достигнута в строительном материале за счет сорбционного и сверхсорбционного увлажнения, % по массе;w max - maximum humidity that can be achieved in the building material due to sorption and suction absorption,% by weight;
Под относительной потенциалоемкостью строительного материала понимается первая производная «изотермы сорбции» по относительной упругости потенциала влажности, :By the relative potential intensity of the building material is meant the first derivative of the “sorption isotherm” with respect to the relative elasticity of the moisture potential, :
w - влажность материала, % по массе;w is the moisture content of the material,% by weight;
ϕF - относительная упругость потенциала влажности, %ϕ F - relative elasticity of the moisture potential,%
1000 - коэффициент для перевода размерности величины .1000 - coefficient for translating the dimension of a quantity .
Для небольшого участка «изотермы сорбции» при определенной температуре среднюю величину относительной потенциалоемкости материала можно вычислить с помощью следующего уравнения, :For a small section of the “sorption isotherm” at a certain temperature, the average value of the relative potential intensity of the material can be calculated using the following equation, :
w1, w2 - влажности материалов для двух соседних точек изотермы сорбции-сверхсорбции, при одинаковой температуре, % по массе;w 1 , w 2 - humidity of materials for two adjacent points of the isotherm of sorption-suction, at the same temperature,% by weight;
- относительные упругости потенциала влажности в порах материала, соответствующие точкам w1 и w2 на изотерме сорбции-сверхсорбции, при одинаковой температуре, %; - the relative elasticities of the moisture potential in the pores of the material, corresponding to the points w 1 and w 2 on the sorption-suction adsorption isotherm, at the same temperature,%;
Величина относительной упругости потенциала влажности связана с максимальной упругостью водяного пара соотношением:The relative elasticity of the moisture potential is related to the maximum elasticity of water vapor by the ratio:
ξF - удельная потенциалоемкость материала, ;ξ F is the specific potential of the material, ;
Физический смысл удельной потенциалоемкости строительного материала заключается в том, что удельная потенциалоемкость строительного материала показывает количество влаги в г, которое необходимо для изменения потенциала влажности строительного материала массой 1 кг на 1 Па.The physical meaning of the specific potential of the building material is that the specific potential of the building material shows the amount of moisture in g, which is necessary to change the moisture potential of a building material weighing 1 kg per 1 Pa.
Величину потенциала влажности всех сечений стены для любого момента времени определяют по дискретно-континуальной формуле:The moisture potential value of all wall sections for any moment of time is determined by the discrete-continuous formula:
р - числовой коэффициент, определяемый по формуле:p is a numerical coefficient determined by the formula:
α -тангенс угла наклона прямой в течении месяца на фиг. 2;α is the slope of the straight line during the month in FIG. 2;
h - шаг разбиения конструкции по координате, м;h is the step of dividing the structure by coordinate, m;
Et1 - максимальная упругость водяного пара в ближнем к улице сечении разбиения, Па;E t1 is the maximum elasticity of water vapor in the section of the partition closest to the street, Pa;
Et - в формуле (10) - это диагональная матрица максимальных упругостей водяного пара в разных сечениях стены;E t - in the formula (10) is the diagonal matrix of the maximum elasticities of water vapor in different sections of the wall;
Et1, Et2, Et(N-1), EtN - максимальные упругостей водяного пара по соответствующим сечениям стены в течении месяца, ПаE t1 , E t2 , E t (N-1) , E tN - maximum elasticities of water vapor over the corresponding wall sections during the month, Pa
А - матрица коэффициентов перед функциями потенциала влажности, по главной диагонали которой стоят числа -2, а по ближайшим к ней диагоналям число 1.A is the matrix of coefficients in front of the functions of the moisture potential, on the main diagonal of which are the numbers -2, and on the diagonals closest to it, the
τ - время, сτ - time, s
- вектор-столбец, первый элемент которого равен 1, остальные 0. is a column vector whose first element is 1, the remaining 0.
Е - это единичная матрица такого же порядка, как и матрица А.E is the identity matrix of the same order as matrix A.
- вектор-столбец, первый элемент которого отвечает за граничные условия на холодной поверхности стены, последний за граничные условия на теплой поверхности стены, остальные элементы 0. - a column vector, the first element of which is responsible for the boundary conditions on the cold wall surface, the last for the boundary conditions on the warm wall surface, the remaining elements are 0.
b - величина подъемапрямойна начало месяца на фиг. 2;b is the direct rise in the beginning of the month in FIG. 2;
Etн - максимальная упругость водяного пара наружного воздуха в течении месяца, ПаE tн - maximum water vapor elasticity of outdoor air during the month, Pa
EtN - максимальная упругость водяного пара наружного воздуха в ближнем к помещению сечению разбиения, ПаE tN is the maximum elasticity of the water vapor of the outdoor air in the section of the partition closest to the room, Pa
Etв - максимальная упругость водяного пара внутреннего воздуха в здании, ПаE tv - maximum water vapor elasticity of indoor air in the building, Pa
ϕв - относительная влажность внутреннего воздуха;ϕ in - relative humidity of the internal air;
F0 - матрица начального распределения потенциала влажности по сечениям стены;F 0 is the matrix of the initial distribution of the moisture potential over the wall sections;
F01, F02, F0(N-1), F0N - потенциал влажности по соответствующим сечениям стены в начальный момент времени, ПаF 01 , F 02 , F 0 (N-1) , F 0N - moisture potential along the corresponding wall sections at the initial time, Pa
- искомая матрица распределения потенциала влажности по сечениям стены; - the desired matrix of the distribution of moisture potential over the wall sections;
F1, F2, F(N-1), FN - потенциалы влажности по соответствующим сечениям стены в определяемый момент времени, ПаF 1 , F 2 , F (N-1) , F N - moisture potentials along the corresponding sections of the wall at a defined point in time, Pa
Максимальная упругость водяного пара определяется по формуле для любого сечения стены:The maximum elasticity of water vapor is determined by the formula for any wall section:
ti - температура в рассматриваемом сечении стены;t i - temperature in the considered section of the wall;
В формуле (10) величина является матричной экспонентой, ее вычисление наиболее удобно производить с помощью Жорданова разложения:In the formula (10), the value is a matrix exponent, its calculation is most conveniently performed using the Jordan expansion:
λ1, λ2, λ(N-1), λN - это собственные числа от матрицы, получаемой в результате произведения матрицы Et на матрицу А;λ 1 , λ 2 , λ (N-1) , λ N are the eigenvalues of the matrix obtained as a result of the product of the matrix E t by matrix A;
Т -матрица собственных векторовот матрицы, получаемой в результате произведения матрицы Et на матрицу А;T-matrix of eigenvectors from the matrix obtained as a result of the product of matrix E t by matrix A;
Т-1 - обратная матрица к матрице собственных векторовот матрицы, получаемой в результате произведения матрицы Et на матрицу А;T -1 is the inverse matrix to the matrix of eigenvectors from the matrix obtained as a result of the product of matrix E t by matrix A;
Claims (49)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146098A RU2674659C1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Building wall humidity conditions determining method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146098A RU2674659C1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Building wall humidity conditions determining method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674659C1 true RU2674659C1 (en) | 2018-12-12 |
Family
ID=64753344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017146098A RU2674659C1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Building wall humidity conditions determining method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674659C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111259475A (en) * | 2020-01-14 | 2020-06-09 | 哈尔滨工业大学 | Method for determining wet working condition of wall body of building external protective structure |
RU2805762C1 (en) * | 2023-06-08 | 2023-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for determining changes in vapor permeability resistance and vapor permeability coefficient along thickness of external wall enclosure when physical effect of counter heat flows occurs in external wall based on results of thermophysical tests under natural conditions. |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU850826A1 (en) * | 1979-10-23 | 1981-07-30 | Проектный И Научно-Исследовательскийинститут "Красноярский Промстройнии-Проект" | Building wall |
RU2119020C1 (en) * | 1996-05-27 | 1998-09-20 | Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский центр по архитектуре и строительству" | Multistoried building with walls of small-size stones and method for its erection |
RU2261961C1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-10-10 | Кармадонов Сергей Витальевич | Multilayer building wall |
RU2628530C2 (en) * | 2017-01-10 | 2017-08-18 | Кирилл Павлович Зубарев | Method of determination of wall maximum humification localization for analysis of protection against compound building wall excessive moistening |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146098A patent/RU2674659C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU850826A1 (en) * | 1979-10-23 | 1981-07-30 | Проектный И Научно-Исследовательскийинститут "Красноярский Промстройнии-Проект" | Building wall |
RU2119020C1 (en) * | 1996-05-27 | 1998-09-20 | Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский центр по архитектуре и строительству" | Multistoried building with walls of small-size stones and method for its erection |
RU2261961C1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-10-10 | Кармадонов Сергей Витальевич | Multilayer building wall |
RU2628530C2 (en) * | 2017-01-10 | 2017-08-18 | Кирилл Павлович Зубарев | Method of determination of wall maximum humification localization for analysis of protection against compound building wall excessive moistening |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111259475A (en) * | 2020-01-14 | 2020-06-09 | 哈尔滨工业大学 | Method for determining wet working condition of wall body of building external protective structure |
RU2805762C1 (en) * | 2023-06-08 | 2023-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for determining changes in vapor permeability resistance and vapor permeability coefficient along thickness of external wall enclosure when physical effect of counter heat flows occurs in external wall based on results of thermophysical tests under natural conditions. |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dos Santos et al. | Heat, air and moisture transfer through hollow porous blocks | |
Colinart et al. | Experimental and numerical analysis of the transient hygrothermal behavior of multilayered hemp concrete wall | |
Kalamees et al. | Hygrothermal calculations and laboratory tests on timber-framed wall structures | |
Mandilaras et al. | Thermal performance of a building envelope incorporating ETICS with vacuum insulation panels and EPS | |
Bittelli et al. | Coupling of heat, water vapor, and liquid water fluxes to compute evaporation in bare soils | |
Qin et al. | Coupled heat and moisture transfer in multi-layer building materials | |
D'Agostino et al. | CFD modeling and moisture dynamics implications of ventilation scenarios in historical buildings | |
Lin et al. | Impact of soil moisture on the long-term energy performance of an earth-air heat exchanger system | |
Asdrubali | A scale model to evaluate water evaporation from indoor swimming pools | |
Biddulph et al. | Inferring the thermal resistance and effective thermal mass of a wall using frequent temperature and heat flux measurements | |
Wakili et al. | Efficiency verification of a combination of high performance and conventional insulation layers in retrofitting a 130-year old building | |
Cesaratto et al. | A measuring campaign of thermal conductance in situ and possible impacts on net energy demand in buildings | |
Vasilyev et al. | Simulation of heat and moisture transfer in a multiplex structure | |
Li et al. | Simplified thermal calculation method for floor structure in radiant floor cooling system | |
Liu et al. | Effect of moisture transfer on internal surface temperature | |
Asdrubali et al. | Influence of cavities geometric and emissivity properties on the overall thermal performance of aluminum frames for windows | |
Qin et al. | Two-dimensional hygrothermal transfer in porous building materials | |
Tejedor et al. | Thermographic 2D U-value map for quantifying thermal bridges in building façades | |
Janetti et al. | Thermal conductivity of foam glass gravels: a comparison between experimental data and numerical results | |
Teodosiu | Integrated moisture (including condensation)–Energy–airflow model within enclosures. Experimental validation | |
Busser et al. | Dynamic experimental method for identification of hygric parameters of a hygroscopic material | |
Evangelisti et al. | Comparison between heat-flow meter and Air-Surface Temperature Ratio techniques for assembled panels thermal characterization | |
RU2674659C1 (en) | Building wall humidity conditions determining method | |
Nowoświat et al. | Estimation of thermal transmittance based on temperature measurements with the application of perturbation numbers | |
Khatchatourian et al. | Models to predict the thermal state of rice stored in aerated vertical silos |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191228 |