Диффузия водяных паров
Характеристики и особенности диффузии водяных паров, учитываемые при проектировании зданий. Термическое сопротивление и коэффициенты диффузионного сопротивления строительных материалов. Примеры диффузии. Правильное расположение пароизоляции. Давление водяных паров в воздухе. Максимальная доля граничного воздушного слоя до пароизоляции.
Водяной пар возникает при кипении воды и при испарении при различной температуре. Для перехода воды в газообразное состояние из окружающей среды поглощается тепло в количестве около 600 ккал/кг. Водяной пар в воздухе не заметен («облака водяного пара» представляют собой парящие в воздухе водяные капли).
В воздухе может находиться лишь определенное количество водяною пара: чем теплее воздух, тем больше возможное содержание водяных паров. Процентное содержание пара в воздухе фактически определяет показатель относительная влажность воздуха. При снижении температуры воздуха и сохраняющемся без изменения содержании водяных паров возрастает относительная влажность воздуха.
Пример: содержание водяных паров в воздухе 125,2 кг/м2.
Температура воздуха: |
20°; 125,2:238,5 = 52% |
15°; 125,2:173,9 = 72% |
10°; 125,2:125,2 = 100% |
Если в этом примере и дальше понижать температуру воздуха, то водяные пары конденсируются в жидкость. Температура, при которой относительная влажность воздуха достигает 100%, называется точкой росы смеси воздуха с водяными парами.
Атмосферное давление воздуха 1 ат равно 10000 кг/м2; в смеси воздуха с водяными парами часть давления вызывается водяными парами. Такой показатель целесообразно применять для характеристики содержания водяных паров в воздухе, так как при этом более наглядны возможности диффундирования (0,06 г воды/1 кг воздуха = 1 кг/м2). Поэтому разность в давлении водяных паров (рис, 3) отражает только различное содержание молекул водяных паров при одинаковом полном давлении воздушной смеси; в противоположность этому абсолютная разность давления как в паровом котле (рис. 4), например, в пузырях кровельных ковров.
Различное давление водяных паров может выравниваться за счет диффузии через конструктивные элементы и их слои. Сопротивление диффундированию характеризуется коэффициентом μd (см, м). Если учитывается воздушная прослойка, то коэффициент сопротивления диффузии определяется по таблице «Термическое сопротивление и коэффициенты диффузионного сопротивления строительных материалов».
При диффундировании внутри строительных конструкций возникают участки с пониженным давлением. Аналогично распределению температуры в конструкции распределяется давление в отдельных слоях в соответствии с их долей в общем коэффициенте сопротивления диффундированию. Воздушные прослойки малой толщины (снаружи 0,5, внутри 2 см) можно не учитывать.
Пример:
Внутри 20°/50% = Н 9 кг/м2; снаружи 15°/80% = 14кг/м2. Стена толщиной 24см : μd = 4,5 х 24 = 108 см. Штукатурка изнутри 1,5 см: μd = 6 х 15 = 6 см | Разность 119 — 14 = 105кг/м294,7% х 105 = 9,95кг/м25,3% х 105 = 5,5 кг/м2 |
114 см | 100% |
Примеры диффузии.
Для предотвращения разрушения строительных конструкций необходимо исключить конденсацию в них влаги. Конденсация возникает там, где фактическое содержание водяных паров угрожает превысить количество, соответствующее температуре. В примерах на рис. 5 — 10 конструкция с граничными воздушными слоями представлена в масштабе, пропорциональном их теплоизоляции. Кривая рядом с прямолинейным изменением температуры показывает максимально возможное давление водяных паров.
Для предотвращения разрушений важно учитывать: достаточную теплоизоляцию. В примере (рис. 5) показана однослойная конструкция без конденсации. В примере (рис. 6) возникает конденсат на внутренней стороне конструкции, так как доля граничного воздушного слоя слишком велика. Граничный воздушный слой не должен превышать определенной величины х в сопротивлении теплопередаче 1/к (табл. 2).
правильное расположение слоев. Диффузионная кривая должна иметь внутри по возможности крутой наклон, а снаружи быть плоской (рис. 7). В противном случае возникает конденсация (рис. 8). Уклон характеризуется коэффициентом μd: внутри высокий коэффициент сопротивления диффундированию, хорошая теплопроводность = высокий коэффициент μd; снаружи низкий коэффициент сопротивления диффундированию, плохая теплопроводность = низкий коэффициент μd;
правильное расположение пароизоляции. Если пароизоляционный спой находится снаружи, то там падает давление водяных паров и в результате выпадает конденсат (рис. 9).
Чтобы этого избежать, слой пароизоляции должен располагаться внутри, причём слои, находящиеся перед ним, не должны превышать величины х в суммарном сопротивлении теплопередаче 1/k (табл. 2).
Таблица 1. Давление водяных паров в воздухе:
Температура, ° С | Максимальное давление водяных паров, кг/ м2 |
- 10 | 26,9 |
- 5 | 40,9 |
0 | 62,3 |
5 | 88,9 |
10 | 125,2 |
15 | 173,9 |
20 | 238,1 |
25 | 323 |
Таблица 2. Максимальная доля граничного воздушного слоя до пароизоляции (х):
Наружная температура, ° С | Относительная влажность воздуха, % | ||
50 | 60 | 70 | |
- 12 | 33,5 | 25 | 17,8 |
- 15 | 30,8 | 23 | 16,2 |
- 18 | 28,4 | 21 | 15 |
1. Содержание водяных паров в воздухе при различной относительной влажности воздуха.
2. В соответствии с распределением температуры в строительной конструкции проходит кривая максимального содержания водяных паров в воздухе, диффундирующем через конструкцию — кривая давления насыщения.
|
3. Относительная разность давления пара с двух сторон строительной конструкции.
4. Абсолютная разность давления пара с двух сторон строительной конструкции.
|
5. Давление водяных паров остаётся ниже максимально возможного — конденсата нет.
6. Граничный воздушный слой слишком велик из-за недостаточной теплоизоляции: конденсат на конструкции и внутри неё: X — максимально допустимая толщина граничного воздушного слоя.
|
7. Коэффициент, характеризующий расположение слоёв: крутизна кривой снижается к наружной стороне — хорошо.
8. Неправильное расположение слоёв: коэффициент и крутизна кривой растут к наружной стороне, в результате чего внутри конструкции выпадает конденсат.
|
9. Пароизоляция с холодной стороны: конденсат внутри конструкции.
10. Дополнительная пароизаляция с тёплой стороны предотвращает образование конденсата, X = максимальная теплоизоляция с внутренней стороны пароизоляции.
|
Эрнст Нойферт. «Строительное проектирование» / Ernst Neufert "BAUENTWURFSLEHRE"
Добавить комментарий