KONDENSACJA WILGOCI WEWNĄTRZ PRZEGRODY BUDOWLANEJ

Przenikanie wilgoci w przegrodach budowlanych jest procesem bardzo skomplikowanym. Spośród metod obliczeniowych opisujących to zjawisko najbardziej poprawna pod względem teoretycznym jest termodynamiczna metoda wymiany ciepła i wilgoci (masy) w materiałach porowatych.

Dyfuzja pary wodnej zachodzi zawsze w kierunku od środowiska o wyższej temperaturze do środowiska chłodniejszego. Para wodna dyfundująca przez przegrody budowlane w okresie zimowym napotyka na coraz chłodniejsze warstwy materiału. Jeżeli temperatura zawarta w porach materiału spadnie poniżej temperatury punktu rosy, para wodna zawarta w powietrzu ulegnie skropleniu, zwiększając wilgotność materiału. Zawilgocenie takie jest szkodliwe z wielu względów, gdyż wpływa na zmniejszenie izolacyjności cieplnej przegród, co może doprowadzić do zjawiska przemarzania, jak również ujemnie wpływa na trwałość i walory użytkowe materiałów, z których przegroda jest wykonana.

Gęstość strumienia pary wodnej q_v , [g/m²h ] przenikającej przez przegrodę jednowarstwową oblicza sie ze wzoru

q_v=

w którym

p_i- - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w pomieszczeniu, Pa

p_e- ciśnienie cząstkowe pary wodnej od strony zewnętrznej, Pa

β_i -współczynnik napływu pary wodnej na powierzchnię przegrody od strony pomieszczenia, g/(m²hPa)

β_e- współczynnik napływu pary wodnej z powierzchni zewnętrznej przegrody do otoczenia, g/(m²hPa)

4. grubość przegrody, m

δ- współczynnik przepuszczalności pary wodnej materiału przegrody, g/(m*h*Pa) .

Dla przegrody wielowarstwowej opór dyfuzyjny oblicza się jako sumę oporów dyfuzyjnych wszystkich warstw

r = r_w1 + r_w2 + ... + r_wn

gdzie

r_w1 + r_w2 + ... + r_wn opory dyfuzyjne poszczególnych warstw przegrody,

m²*h*Pa/g

Wartość oporu dyfuzyjnego R_wk, m²*h*Pa/g, dla warstwy materiału oblicza się ze wzoru

R_wk =

w którym

d_k -grubość k-tej warstwy materiału, m

δ_k - współczynnik przepuszczalności pary wodnej k-tej warstwy, g/(m*h*Pa)

Ilorazy 1/β_i i 1/β_e , występujące w przednim wzorze nazywają się oporami napływu i odpływu pary wodnej.

Opór napływu (opór przejmowania pary wodnej przy powierzchni zwróconej do pomieszczenia) wynosi około 27 m²*h*Pa/g, opór zaś odpływu (przy powierzchni zwróconej na zewnątrz) ma wartość około 13 m²*h*Pa/g.

W obliczeniach inżynierskich przegród budowlanych opory te można pomijać, gdyż są one bardzo małe w stosunku do wartości oporów dyfuzyjnych warstw materiałów stosowanych zwykle w budownictwie. Jedynie przy obliczeniach lekkich ścian osłonowych opory przejmowania pary wodnej mogą wpływać na wyniki obliczeń.

Przy pominięciu oporów wnikania gęstość strumienia pary wodnej można obliczać ze wzoru

q_v=

Opory dyfuzyjne niektórych materiałów arkuszowych i powłok

Lp.	Nazwa materiału	Grubość warstwy, mm	Opór dyfuzyjny rw m^2*h*Pa/g
1	2	3	4
1	folia polietylenowa	0,2	6600
2	folia aluminiowa	0,02	36000
3	3 warstwy papy na lepiku	7,5	66000

W obliczeniach wilgotnościowych osobnym zagadnieniem jest poprawne przyjęcie wartości temperatury powietrza zewnętrznego. Doświadczalnie wykazano, że wartości temperatur obliczeniowych przyjmowanych do obliczeń cieplnych są w tym wypadku zbyt niskie.

Wynika to stąd, że przy obniżaniu się się temperatury powietrza kilka lub kilkanaście stopni, nowy rozkład temperatur wewnątrz przegrody ustala się po upływie kilkunastu lub najwyżej kilkudziesięciu godzin. W razie natomiast zmiany ciśnienia pary wodnej po jednej stronie przegrody proces wyrównywania się ciśnień zachodzi bardzo wodno, tym wolniej im szczelniejszy jest materiał przegrody i może trwać nawet kilkadziesiąt dni.

Istnieje kilka przybliżonych metod obliczeń przyrostu wilgotności materiałów przegrody, wynikającego z dyfuzji pary wodnej przez przegrodę. Jedna z nich polega na sprawdzeniu, czy w okresie zimowym występuje kondensacja pary wodnej wewnątrz przegrody, a jeżeli występuje, to czy nie przekracza dopuszczalnych wartości.

Wg .tej metody (metoda Fokina) kolejność obliczeń dyfuzji pary wodnej wewnątrz przegrody budowlanej jest następująca:

1. Wstępnie zakłada się tz=-5 ⁰C, wilgotność względną ϕ_e=85%

2. Oblicza się wartości temperatur na powierzchni i wewnątrz przegrody (jeżeli warstwy są grube to przegrody dzieli się na warstwy o grubości do 10 cm.)

1. Dla temperatur obliczeniowych odczytuje się wartości ciśnienia nasycenia pary wodnej p_s

3. Określa się ciśnienie pary wodnej nasyconej w pomieszczeniu p_si oraz w powietrzu na zewnątrz p_s,e a następnie oblicza się ciśnienie rzeczywiste p_i oraz p_e ze wzorów

p_i=

p_e=

w których:

ϕ_{i ,} ϕ_e -wilgotność względna powietrza, odpowiednio, w pomieszczeniu i po stronie zewnętrznej przegrody

5. Oblicza się opory dyfuzyjne r_w poszczególnych warstw przegrody oraz opór dyfuzyjny r całej przegrody (m²*h*Pa/g)

5. Sporządza się wykres ciśnienia pary wodnej nasyconej p_s w przekroju przegrody, rysując przekrój przegrody w skali oporów dyfuzyjnych

6. 7. Punkty oznaczające ciśnienia p_i oraz p_e, po obu stronach przegrody łączy się prostą p_k. Jeżeli linie te nie przetną się, to w przegrodzie nie wystąpi kondensacja pary wodnej, wobec czego przegrodę uznaje się za prawidłową i nie wykonuje się dalszych obliczeń. Jeżeli natomiast linie te przecinają się, to w przegrodzie występuje kondensacja pary wodnej i wówczas należy określić temperaturę powietrza na zewnątrz, przy której zaczyna sie kondensacja (tzw. temperatura początku kondensacji). W tym celu wyznacza się płaszczyznę maksymalnej kondensacji (PMK) ww. miejscu, w którym występuje maksymalna różnica ciśnień (p_k-p_s)

1

---