Основы теории потенциала влажности материала применительно к наружным ограждениям оболочки зданий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ

В.Н. Богословский

ОСНОВЫ ТЕОРИИ
ПОТЕНЦИАЛА ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛА
ПРИМЕНИТЕЛЬНО К НАРУЖНЫМ ОГРАЖДЕНИЯМ
ОБОЛОЧКИ ЗДАНИЙ

Под редакцией В.Г. Гагарина

Ìîñêâà  2017

2-å èçäàíèå (ýëåêòðîííîå)

УДК 699.8:621.18
ББК 38.637
          Б 74

Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент А.Г. Рымаров, 
ФГБОУ ВПО «МГСУ»;
В.К. Васильев, 
начальник отдела инженерных систем ЗАО «Промстройпроект»

Монография рекомендована к публикации 
научно-техническим советом МГСУ

Богословский, В.Н.
Б 74 
       Основы теории потенциала влажности материала применительно  
к наружным ограждениям оболочки зданий [Электронный ресурс] : 
монография / В.Н. Богословский ; под ред. В.Г. Гагарина ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. 
(эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 113 с.). — М. : Издательство МИСИ—МГСУ, 2017. — (Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe 
Digital Editions 4.5 ; экран 10".

ISBN 978-5-7264-1670-0

Представлен труд последних лет жизни академика РААСН В.Н. Богословского, важный для понимания влажностных процессов, происходящих 
в ограждающих конструкциях зданий, эксплуатирующихся в российском 
климате. 
Включен раздел об истории развития учения о потенциале влажности, 
написанный научным редактором издания, в котором прослеживается долгая история развития потенциала влажности.
Приложение состоит из биографии и воспоминаний о В.Н. Богословском его учеников и коллег.
Для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов строительных вузов, специализирующихся в области теплофизики наружных 
ограждающих конструкций.
УДК 699.8:621.18
ББК 38.637

ISBN 978-5-7264-1670-0 
© ФГБО У ВПО «МГСУ», 2013

Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Основы 
теории потенциала влажности материала применительно к наружным 
ограждениям оболочки зданий : монография / В.Н. Богословский ; под 
ред. В.Г. Гагарина ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. 
гос. строит. ун-т. — М. : Издательство МИСИ—МГСУ, 2013. — 112 с. — 
ISBN 978-5-7264-0766-1.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

В ноябре 2000 г. Вячеслав Николаевич Богословский передал 
мне для критического рассмотрения свой труд «Основы теории потенциала влажности применительно к наружным ограждениям оболочки здания». Сразу взяться за эту серьезную работу не удалось. 
А в начале следующего года Вячеслав Николаевич ушел из жизни.
Работа В.Н. Богословского не потеряла своей актуальности до 
сих пор. Внимание к влажностным процессам в наружных ограждающих конструкциях с введением в жизнь увеличенной теплозащиты зданий и необходимости применения многослойных ограждений только усилилось.
В этом году исполнилось 90 лет со дня рождения Вячеслава Николаевича. К этой дате подготовлена к изданию его монография, 
которая сопровождена историей развития понятия потенциала 
влажности до и после В.Н. Богословского, раскрывающая фундаментальный характер его вклада в науку. Кроме того, в книгу включены рассказ о жизненном пути Вячеслава Николаевича, некоторые 
воспоминаниям его учеников и соратников о нем и фотографии, 
запечатлевшие жизнелюбивого, умного, красивого человека.

Член-корреспондент РААСН, профессор, 
доктор технических наук, заведующий лабораторией 
строительной теплофизики НИИСФ РААСН, 
заведующий кафедрой отопления 
и вентиляции ФГБОУ ВПО «МГСУ» В.Г. Гагарин

профессор, доктор технических наук, академик РААСН
Вячеслав Николаевич Богословский (1923—2001)

ВЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ БОГОСЛОВСКИЙ

В.Н. Богословский родился в Москве 30 мая 1923 г.
В 1941 г. он поступил и в 1950 г. закончил МИСИ. В 1941—1944 гг. 
Вячеслав Николаевич Богословский сначала (1—3 июля 1941 г.) 
строил оборонительные рубежи под Рославлем (Смоленская обл.), 
а затем участвовал в боевых сражениях под Москвой, Ржевом. За 
ратные подвиги рядовой Богословский награжден Орденом Отечественной войны I степени и медалями.
По окончании аспирантуры при кафедре отопления и вентиляции МИСИ Богословский успешно защитил кандидатскую диссертацию, работал ассистентом и доцентом кафедры отопления и 
вентиляции. В 1956—1958 гг. участвовал во Второй комплексной 
антарктической экспедиции АН СССР. Им разработана физикоматематическая модель термодинамического состояния ледника и 
дан прогноз динамики Антарктического ледникового щита.
В 1970 г. Вячеслав Николаевич защитил докторскую диссертацию 
«Тепловой режим зданий» и получил звание профессора. С 1967 по 
1989 гг. В.Н. Богословский заведовал кафедрой отопления и вентиляции, семь лет был деканом факультета Теплогазоснабжения и 
вентиляции МИСИ.
«Понятия Богословского» — три задачи воздушного режима здания, два условия комфортности, обеспеченность параметров микроклимата — стали общепринятыми как в России, так и во всем 
мире. Известна созданная В.Н. Богословским школа строительной 
теплофизики. Вячеслав Николаевич Богословский постоянно руководил работой аспирантов и соискателей научных степеней. Он 
щедро делился своими знаниями и опытом. Им подготовлено 5 докторов и более 30 кандидатов наук. Усилиями профессора Богословского при кафедре были созданы и успешно работали две научноисследовательские лаборатории, которые являлись материальной 
базой научно-иссследовательских работ кафедры. Начиная с 60-х гг. 
ХХ в., под научным руководством В.Н. Богословского в МИСИ—
МГСУ получил развитие комплекс исследований теплофизических 
процессов в конструкциях зданий и сооружений при чрезвычайных 
ситуациях в случае пожара.
В те годы кафедра успешно сотрудничала со многими известными проектными и исследовательскими организациями Госстроя 
СССР, ГлавАПУ Мосгорисполкома и др. Долгое время кафедра по 

договору о сотрудничестве с Норильским горно-металлургическим 
комбинатом вела работу по улучшению условий труда и повышению 
долговечности конструкций в условиях Заполярья. Под руководством профессора Богословского кафедра участвовала в работах по 
реконструкции уникальных объектов, таких как архитектурные 
памятники Кремля, по обоснованию ответственных проектных 
решений отопления и вентиляции многоэтажных зданий проспекта Калинина, зданий комплекса Чертаново Северное и других. 
В те же годы Вячеслав Николаевич Богословский работал по приглашению в Иллинойском техническом университете (США), в 
Ханойском университете (Вьетнам), в Дрезденском техническом 
университете (Германия). В.Н. Богословский — крупнейший специалист в области строительной теплофизики и тепломассообменных процессов в системах и аппаратах отопления, вентиляции и 
кондиционирования воздуха. Его многочисленные труды касаются широкого круга вопросов по специальности. Им создан курс и 
учебник по строительной теплофизике, дважды изданный в нашей 
стране, а также в Польше, Германии, Венгрии, Вьетнаме и Китае. 
Широко известны два условия комфортности в помещениях Богословского и коэффициент обеспеченности внутренних условий, 
введенный Богословским. Им опубликованы монографии «Тепловой режим зданий», «Основы теплофизики утилизаторов тепла 
СКМ здания» (в соавторстве с М.Я. Позом), которые изданы также 
в Польше и Венгрии. Он является соавтором и редактором фундаментальных учебников: «Отопление», «Вентиляция», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение», «Автоматизация инженерных систем» и «Энциклопедии по инженерному оборудованию 
зданий». Всего им опубликовано 12 монографий и учебников и 
более 250 докладов и статей.
Вячеслав Николаевич Богословский вел огромную общественную работу: он был членом двух Экспертных советов ВАК СССР, 
двух специализированных Советов по присуждению ученых степеней, советов института и факультета, Научно-технических советов Госстроя СССР, ряда НИИ. Он являлся председателем двух 
комиссий Минвуза СССР, членом редсовета Стройиздата и редколлегии журнала «Водоснабжение и санитарная техника». Неоднократно избирался председателем комитета НТО МИСИ. Был 
председателем комитета по строительной теплофизике ассоциации 
АВОК и являлся одним из инициаторов ее образования.

В последние годы Вячеслав Николаевич Богословский — профессор кафедры отопления и вентиляции МГСУ, главный научный 
сотрудник НИИ Строительной физики РААСН, действительный 
член РААСН — продолжал совмещать педагогическую работу с научно-исследовательской и научно-организационной. Его интересные решения сложнейших теплофизических задач пригодились в 
проектировании торгово-пешеходного моста Москвы-Сити «Багратион», Гостиного Двора, Храма Христа Спасителя и других новых строительных объектов Москвы.
Обладая широкой эрудицией в самых различных вопросах специальности, он по впервые услышанному устному докладу четко 
формулировал основные достоинства и недостатки работы и, при 
необходимости, намечал план доработки. Его мнением очень дорожили. На многочисленных совещаниях, конференциях, симпозиумах он всегда внимательно слушал всех выступавших. Его собственные выступления отличались масштабностью и позитивной 
конструктивностью, а в неофициальной обстановке юмором и оптимизмом.
Вячеслав Николаевич был патриотом родины, института, факультета, кафедры. В своем курсе «Введение в специальность» он 
не только рассказывал первокурсникам об истории развития науки 
и техники отопления и вентиляции, но и требовал от первокурсников знания наизусть гимна факультета ТГВ. Студенты его любили. И Богословский любил студентов, получая удовольствие не 
только от общения с ними, но и от чтения лекций. Четвертый этаж 
корпуса Г. Навстречу идет Вячеслав Николаевич с поднятыми руками, как ходят хирурги, готовые войти в операционную. Только 
руки белые от мела. «Как я сегодня прочитал лекцию!» — восторженно воскликнул он после приветствия.
С Вячеславом Николаевичем было приятно общаться. Он всегда умел вдохновить человека на работу, показать, что ничего не 
потеряно, часто указать путь, по которому надо идти. А поддержка 
лидера кафедры, факультета и вообще выдающегося человека (в 
чем ни у кого не возникало сомнений) в глазах подавляющего большинства людей многого стоила.
Вячеслав Николаевич ценил и умел пронести через всю жизнь 
дружбу военной и антарктической молодости. На кафедре отопления и вентиляции многие были свидетелями встречи перед 9 мая 
друзей, участвовавших в Великой отечественной войне: В.Н. Богословского, А.Г. Егиазарова, М.М. Баранова, Б.Д. Симакова, 

Я.Г. Кронфельда, когда они собирались на кафедре и гурьбой шли 
в ресторан. Вячеслав Николаевич неоднократно рассказывал о 
практически ежегодных встречах участников Второй комплексной 
антарктической экспедиции АН СССР 1956—1958 гг.
Вячеслав Николаевич Богословский умел быть прекрасным рассказчиком. Впечатлительный и наблюдательный, он ярко и красиво описывал случаи из своей богатой событиями жизни. Он хорошо пел. Его любимой была песня военных лет «Бьется в тесной 
печурке огонь». В застольях Вячеслав Николаевич с удовольствием 
играл роль тамады и запевалы. Своим высоким тенором он мог 
перекрыть целый хор. Вячеслав Николаевич прекрасно танцевал и 
при случае любил, как он выражался, с куражом провести партнершу по залу. Свою спортивную форму он поддерживал ежедневными пробежками по Фрунзенской набережной и игрой в теннис. 
Ежегодно Богословский принимал участие в теннисном турнире 
МГСУ, еще в конце января он был на тренировке перед очередным 
турниром, который прошел 24—25 февраля 2001 г. без него.
До последних дней он был полон энергии и творческих планов. 
Обладая неугомонным жизнелюбивым характером, он старался 
заразить энтузиазмом окружающих. Излюбленным у Вячеслава 
Николаевича было изречение: «жизнь прекрасна и удивительна во 
всех ее проявлениях».
Неожиданная болезнь, с которой Вячеслав Николаевич мужественно боролся и которую надеялся в ближайшее время победить, 
вырвала его из жизни 23 февраля 2001 г. — в день его любимого 
праздника, который он всегда отмечал.

Профессор кафедры отопления и вентиляции
ФГБОУ ВПО «МГСУ»,
кандидат технических наук Е.Г. Малявина

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОТЕНЦИАЛА ВЛАЖНОСТИ 
МАТЕРИАЛА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К НАРУЖНЫМ 
ОГРАЖДЕНИЯМ ОБОЛОЧКИ ЗДАНИЯ

1. ВВЕДЕНИЕ

Влажностный режим материала оболочки здания — наиболее 
сложный и противоречивый вопрос, составляющая общей тепломассообменной проблемы формирования тепловлажностного и 
воздушного режима вновь возводимого или реконструируемого 
здания. Имеется множество теорий и построений явления миграции 
влаги в материалах и влагопередачи наружных ограждений. Но далеко не все они позволяют правильно, надежно и во всей полноте 
провести расчет и прогнозировать влажностный режим материалов 
в конструкции в многообразных условиях реальной эксплуатации 
здания.
Материал ограждений здания подвергается увлажнению и высушиванию. Его влагосодержание зависит от особенностей материала, конструкции, от внешних и внутренних воздействий, времени эксплуатации и др. Один и тот же материал при разных условиях может иметь совершенно различные свойства проводимости 
и аккумуляции теплоты, стойкости и долговечности, которые зависят от структуры твердой части, ее минералогического состава, 
объемной массы и, что особенно важно для строительных материалов, от влажности. Таким образом, чтобы выполнить теплотехнический расчет, оценить долговечность, стойкость ограждения, нужно, прежде всего, знать его влажностный режим.
Наиболее правильно1 влажностное состояние ограждений можно установить на основе использования понятия «потенциал влажности», которое было предложено в 1952 г. [3]. Ниже рассмотрены 
только принципиальные положения теоретических и экспериментальных исследований, связанных с потенциалом влажности, последних лет. В качестве примера использования теории потенциа
1 В данном месте следовало бы написать «наиболее полно…», поскольку 
пока не известны критерии «правильности установления влажностного состояния ограждений», помимо сопоставления результатов расчета с натурными данными. А указанные сопоставления выполнялись для различных теорий влагопереноса и давали приемлемое совпадение. — Здесь и далее — 
прим. ред.

ла влажности предложен метод оценки влажностного состояния 
материалов в ограждениях эксплуатируемых зданий.
В настоящее время понятие потенциал влажности стало использоваться очень широко во многих совершенно разноплановых методиках расчета влажностного режима конструкций. Чтобы исключить возможную путаницу необходимо дать полное название потенциала, который используется в предлагаемой нами теории. Здесь 
речь пойдет о построении теории влагопередачи на основе термодинамического полного неизотермического потенциала влажности. 
Далее в тексте для краткости используется название потенциал 
влажности.

2. ТЕРМОДИНАМИКА ВЛАЖНОГО МАТЕРИАЛА 
В ОГРАЖДЕНИИ

Влага, поглощенная материалом, удерживается его твердой частью и воздухом, заполняющим поры. Молекулы воды взаимодействуют с молекулами материала и воздуха, кроме того, действуют 
молекулярные силы поверхностного натяжения.
Наиболее прочно влага в материале удерживается в случае, если 
влажность материала мала. В сильно увлажненном материале влага слабо связана с ним и сравнительно свободно перемещается. 
Прочность связи влаги с материалом зависит от ее количества, вида 
материала и других факторов. Наиболее полная система энергетической классификации форм связи влаги с материалом предложена академиком П.А. Ребиндером [10].
Процесс влагопередачи через ограждения зданий зависит от температуры и влажности материалов и окружающих сред, числа слоев конструкции, изменчивости условий влагообмена, а также от 
физических свойств материалов. Характерной особенностью влагопередачи в этом случае является периодическое изменение параметров сред на границах конструкции. Перенос влаги происходит 
через соприкасающиеся слои разных материалов, часто со значительно различающимися влагосодержаниями, в условиях положительных и отрицательных температур. Показатели переноса теплоты и особенно влаги в материалах при этом значительно изменяются.
Изменение во времени тепловлажностных условий на границах 
ограждения оказывает качественно различное действие на его температурное и влажностное поля. Инерционность процесса тепло