Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский аграрный университет

Реферат на тему: Конденсация влаги на поверхностях ограждений. Нестационарная влагопередача при наличии фильтрации воздуха

По учебной дисциплине: Строительная теплофизика

Выполнил: студент группы

9215 Марсанов А.А.

Проверила: Кузьменко Е.С.

Пушкин 2011

Конденсация влаги на поверхностях ограждений

Относительная влажность имеет большое значение как в гигиеническом, так и в техническом отношении. Для постоянного пребывания человека в помещении нормальной считается относительная влажность воздуха в пределах 30-60 %. Свыше 60 % влажности отдача влаги с поверхности кожи человека затруднена, что неблагоприятно сказывается на его состоянии. При влажности воздуха ниже 30 %, наоборот, интенсивно испаряется влага с кожи и слизистых оболочек, ощущается сухость во рту и в горле, могут возникнуть некоторые заболевания.

В животноводческих помещениях часто наблюдается очень высокая относительная влажность воздуха: 90 и даже 100 %, что отрицательно сказывается на состоянии и продуктивности животных.

На внутренней поверхности ограждения влага из воздуха будет конденсироваться, когда температура поверхности окажется ниже точки росы внутреннего воздуха. Сконденсированная влага будет впитываться материалом ограждения, постепенно повышая его влажность. Поэтому при проектировании ограждающих конструкций необходимо проверять условия возможной конденсации влаги. Для этого определяют температуру внутренней поверхности ограждения и сравнивают ее с точкой росы.

Конденсация чаще всего возникает не по всей поверхности ограждения, а прежде всего на участках местного понижения температуры: в наружных углах стен, в карнизных узлах, у стыков панелей, в нижней части стен первых этажей при недостаточном утеплении цоколя, в местах включений более теплопроводных материалов.

Снижение температуры поверхности в углах объясняется, во-первых, неравенством площадей тепловосприятия и теплоотдачи, во-вторых, уменьшением коэффициента теплоотдачи (тепловосприятия) в вследствие понижения интенсивности конвективных потоков. Температура внутренней поверхности ограждения в углу может быть определена расчетом температурного поля. Распределение температуры в горизонтальном сечении стены в наружном углу можно получить методом электромоделирования на сетчатой модели или электроинтеграторе

Понижение температуры поверхности в углах может привести не только к образованию конденсата, но в отдельных случаях даже к промерзанию стен и появлению инея. Чтобы избежать этого, можно повысить термическое сопротивление стены устройством наружных пилястр либо укладкой утеплителя в толще стены, округления внутренних углов (желательно посредством теплой штукатурки); целесообразно также создать местный обогрев углов установкой в них стояков отопления.

Конденсамция паров (лат. condense -- уплотняю, сгущаю) -- переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Температура, ниже которой происходит конденсация, называется критической. Пар, из которого может происходить конденсация, бывает насыщенным или ненасыщенным.

Виды конденсации

Соотношения для разных видов конденсации выведены на основе опытных данных, а также статистической физики и термодинамики.

Конденсация насыщенных паров

При наличии жидкой фазы вещества конденсация происходит при сколь угодно малых пересыщениях и очень быстро. В этом случае возникает подвижное равновесие между испаряющейся жидкостью и конденсирующимися парами. Уравнение Клапейрона--Клаузиуса определяет параметры этого равновесия -- в частности, выделение тепла при конденсации, и охлаждение при испарении.

Конденсация перенасыщенного пара

Наличие перенасыщенного пара возможно в следующих случаях:

отсутствие жидкой или твёрдой фазы того же вещества.

отсутствие ядер конденсации -- взвешенных в атмосфере твёрдых частиц или капелек жидкости, а также ионов (наиболее активные ядра конденсации).

конденсация в атмосфере другого газа -- в этом случае скорость конденсации ограничена скоростью диффузии паров из газа к поверхности жидкости.

Конденсация ненасыщенного пара

Конденсация ненасыщенного пара возможна в присутствии порошкообразных или твёрдых пористых тел. Кривая (в данном случае вогнутая) поверхность изменяет равновесное давление и инициирует капиллярную конденсацию.

Конденсация в твёрдую фазу

Конденсация, минуя жидкую фазу, происходит через образование мелких кристалликов (десублимация). Это возможно в случае давления паров ниже давления в тройной точке при пониженной температуре.

Проверка наружных ограждений на конденсацию влаги

Если строительные конструкции наружных ограждений выбраны при R0 > R0тр проверка на конденсацию водяных паров не требуется. В помещениях с влажным и мокрым режимами такую проверку производят при соответствующей упругости водяных паров в воздухе. Конденсация влаги не будет происходить, если температура внутренней поверхности наружного ограждения фвп на 1--2 о С превышает точку росы фр -- температуру, при которой относительная влажность воздуха ц при охлаждении достигает 100%.

Для обычных ограждений (стенка без теплопроводных включений) температуру внутренней поверхности можно найти по формуле:

 (1.18)

Некоторые конструкции наружных ограждений имеют местные включения, которые являются более теплопроводными по сравнению с данной стенкой и снижают величину сопротивления теплопередаче. Температура внутренней поверхности ограждения фвп в местах более теплопроводных включений, имеющих прямоугольное сечение, должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха фр.

При наличии диафрагм, толстых сквозных швов раствора, прокладных рядов, поперечных стенок из пустотелых камней, колонн, ригелей железобетонного каркаса и т. д. температуру внутренней поверхности ограждения в местах более теплопроводных включений проверяют по формуле

где tв и tн -- расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, °С;

R0 -- сопротивление теплопередаче ограждения при отсутствии в нем более теплопроводного включения, (м2 * ч * °С)/ккал, определяемое по формуле (1.8);

R"0 -- сопротивление теплопередаче ограждения в месте более теплопроводного включения, (м2 * ч * °С)/ккал, определяемое по формуле (1.8);

Rв -- сопротивление теплоотдаче поверхности ограждений согласно СНиП;

При температуре ниже точки росы водяные пары, содержащиеся в воздухе помещения, конденсируются в капельно-жидкое состояние на внутренних поверхностях ограждающих конструкций здания, на поверхностях трубопроводов,оборудовании и т. д.

Относительная влажность воздуха показывает степень насыщения его водяными парами и определяется по формуле

(1.20)

где е --действительная упругость водяного пара, мм рт. ст.;

Е -- максимальная упругость водяного пара при данной температуре воздуха, мм рт. ст.

Зная нормируемую относительную влажность воздуха ц в данном помещении, точку росы находят следующим образом: сначала определяют максимальную упругость водяных паров Е при заданной температуре воздуха в помещении tв, затем по нормам относительной влажности, пользуясь формулой (1.20), вычисляют действительную упругость водяных паров е, а по ней находят соответствующую температуру воздуха при максимальной упругости водяных паров, которая и будет точкой росы фр. После этого по формуле (1.18) находят температуру на внутренней поверхности ограждения tв.п, которая должна на 1,5--2 ° С превышать фр.

Наиболее вероятно появление конденсации влаги у наружных углов стены, где температура фу всегда ниже, чем на других участках внутренней поверхности

Наружные стены и перекрытия не должны накапливать влагу, конденсирующуюся на их поверхностях или выделяющуюся при производственных и бытовых процессах, а также при конденсации водяных паров внутри конструкций и впитывании грунтовой воды.

В наружных стенах запрещается устраивать вентиляционные каналы и дымоходы. Наружные углы легких стен следует предохранять от появления сырости, например, при увеличении на 20% сопротивления теплопередаче угловых участков стены на расстоянии, равном половине ее толщины (считая от внутреннего ребра угла). Для стен помещений с влажным и мокрым режимами нельзя применять силикатный кирпич, пустотелые камни, ячеистые бетоны и каменную кладку на легких растворах.

В жилых и общественных зданиях с нормальным влажностным режимом при отсутствии чердаков рекомендуется устраивать совмещенную вентилируемую крышу. Невентилируемые покрытия допускается устраивать только в случаях, когда исключается недопустимое накопление влаги в конструкциях в холодный период года (при применении пароизоляции или в другом случае) Над мокрыми и влажными помещениями, например, в банях и прачечных, устройство невентилируемых бесчердачных покрытий запрещено.

Точка росы

Точкой росы при данном давлении называется температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.

На приведённой диаграмме представлено максимальное содержание водяного пара в воздухе на уровне моря в зависимости от температуры. Чем выше температура, тем выше равновесное парциальное давление пара.

Точка росы определяется относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой

Если температура воздуха составляет 20°С, а влажность - 50%, это означает, что в воздухе содержится 50% того максимального количества воды, которое может там находится.

Если воздух охлаждается до 9,3°С, его относительная влажность увеличивается до 100%, т.е. воздух температурой 9,3°С теперь насыщен влагой до предела.

Если воздух будет охлаждаться дальше, начнется образование конденсата, поскольку воздух больше не в состоянии удерживать воду. Эту влагу необходимо выводить наружу путем проветривания.

Раньше избыточная влага выходила наружу в результате принудительной вентиляции. Теперь, после установки новых изолированных окон, помещения необходимо как следует проветривать несколько раз в день.

Как избавиться от избыточной влаги:

В результате проветривания использованный, теплый и влажный воздух выводится наружу. В помещение поступает свежий, холодный и сухой воздух. Таким образом, проветривание - это обмен воздуха, который, к сожалению, связан с неизбежной потерей тепла. Эти потери тепла могут быть сведены до минимума, например, при кратковременном проветривании с открытыми настежь окнами. Зимой за несколько минут проветривания комната заполняется свежим воздухом при незначительном охлаждении.

Помещения в которых постоянно скапливается избыточная влага (ванная, кухня), необходимо регулярно проветривать. Это значит, что двери этих помещений во время проветривания должны быть закрыты, чтобы влажный воздух не распространялся по всей квартире. Не следует устанавливать складывающиеся двери между ванной и коридором или снимать дверь на кухню. После мытья или приготовления пищи следует широко раскрыть окна, двери должны быть плотно закрыты.

Те же правила действуют и для спальни. За ночь через дыхание и через кожу человек выделяет в воздух значительное количество влаги. Влага находится не только в воздухе, но и на мебели, на постельном белье, коврах и занавесках. Она может выводиться из помещения только постепенно. Утром, после того, как вы встаете, необходимо на короткое время раскрыть окна настежь. Влажный воздух выйдет наружу, и войдет свежий воздух. Закрыв окно, сразу же включите отопление, поскольку теплый воздух, как известно, быстрее впитывает влагу. Прежде чем уйти из квартиры, необходимо еще раз ненадолго открыть окно (обычно из квартиры уходят приблизительно через час после того, как встают). За это время часть влаги с мебели и т.п. успела перейти в воздух, поэтому помещение следует проветрить снова.

Для существующих зданий в основном применяют два способа утепления: наружный и внутренний.

Следует заметить, что при утеплении стен изнутри точка росы смещается вовнутрь, что приводит к очевидным последствиям. К тому же площадь помещения уменьшается по периметру на толщину утеплителя. Более эффективно утепление стен снаружи. Однако, в данном варианте, возможно, точка росы будет находиться внутри утеплителя. В случае намокания утеплителя его теплосберегающие характеристики значительно снизятся. Поэтому утеплитель необходимо защитить пароизоляционным материалом и предусмотреть вентиляцию. Типичный пример такой технологии - навесные вентилируемые фасады. Аналогичным образом утепляют чердачные перекрытия и особенно крыши мансардного типа.

Точка росы в помещении может находиться и на окнах, особенно с однокамерными стеклопакетами. Во избежание этого в окно монтируют клапаны приточно-вытяжной вентиляции - устройство несложное, но весьма эффективное. К окнам с двухкамерными стеклопакетами, как правило, подобных претензий не бывает.

Как видите, предлагаемых мероприятий по противодействию точке росы немного и они не сверхсложные. Но выполнив их, несомненно, получите столь желанные уют и комфорт.

ограждающий конструкция конденсация фильтрация

Нестационарная влагопередача

Для наружных ограждений зданий характерными являются два режима нестационарной влагопередачи. Один - переходный влажностный процесс от одного стационарного состояния к другому при изменении потенциала влажности на Одной поверхности. Он типичен при переходе от теплого к холодному периоду года и наоборот. Это связано со стабильностью потенциала наружного климата в теплый и холодный периоды и их большой продолжительностью Второй - также переходный процесс вхождения ограждения с высокой начальной влажностью в равновесное влажностное состояние с окружающими внутренней и наружной средами в условиях регулярной эксплуатации здания.

Физ. процесс переноса влаги в строит, конструкции, отличающийся перем. во времени потоком влага и влагосодержанием материала. Именно такой процесс характерен для влагопереноса в эксплуатируемых конструкциях. Осн. причиной В.и. являются нестационарные темп-ра и влажность окружающей среды. Изменение этих параметров у поверхностей конструкции вызывает изменение потока влаги, входящего или выходящего из конструкции, что в свою очередь приводит к изменению влагосодержания составляющих ее материалов. Связь влажности на поверхностях конструкции с влажностью окружающего воздуха осуществляют с помощью ур-ний ограничных условий. В.п. в конструкции в общем случае сопровождается теплопередачей нестационарной, к-рая также может быть описана соответствующими ур-ниями. При В.н. в ограждающей конструкции со временем изменяется как распределение влажности но толщине, так и средняя влажность однородных слоев конструкции. Для ограждающей конструкции отапливаемого помещения в осенне-зимний период увеличивается дшрфузия водяного пара из воздуха помещения в конструкцию вследствие значит, градиентов темп-ры и упругости водяного пара. В то же время удаление влаги через наружную поверхность из конструкции является менее интенсивным вследствие снижающегося при приближении к наружной поверхности градиента упругости водяного пара, замерзания части жидкой влаги в материале конструкции у ее наружной поверхности и снижения коэфф. влагопроводности. Этот период наз. периодом влагонакопления, и к его окончанию в марте-апреле влажность в конструкции максимальна. При повышении темп-ры наружного воздуха весной вследствие увеличения интенсивности перемещения жидкая влага из внутр. частей конструкций поступает к ее поверхностям, где испаряется в воздух. К концу лета -- нач. осени влажность в конструкции минимальна. Нач. период эксплуатации конструкции характеризуется сравнительно интенсивным удалением технологии влаги, к-рый может продолжаться неск. лет, после чего наступает т.н. квазистационарный влажностный режим конструкции.

Теплопередача нестационарная

-- неустановившийся тепловой процесс в телах и средах, характеризуемый изменением темп-ры в пространстве и во времени. Нестационарная теплопередача возникает в элементах зданий и инж. оборудования при изменении возмущающих воздействий (темп-ры внутр. и наружного воздуха, солнечной радиации, скорости и направления ветра, при пуске и остановке отопительно-вентиляц. систем, тегоюобменных устройств и др.). Учет нестационарности тепловых процессов позволяет обосновать требуемую теплозащиту ограждений, тепло- и холод опроиз-сть систем кондиционирования микроклимата, режим их функционирования, допустимую продолжительность отключения в аварийных условиях и т.п.

В зависимости от характера изменения темп-ры различают следующие виды неустановившихся тепловых процессов: переходные процессы теплопередачи непрерывного нагрева (охлаждения) тел и периодический процесс нестационарной теплопередачи.

При нагреве (охлаждении) жидких или газообразных сред возникающая конвекция способствует пространств. выравниванию темп-ры и ее изменению только во времени.

Описание процесса нестационарной теплопередачи для тела определен, геометрич. формы включает дифференц. уравнение теплопроводности в частных производных, распределение темп-ры внутри тела в нач. момент времени (начальное условие) и закон взаимодействия между окружающей средой и поверхностью тела (граничные условия). Совокупность нач. и граничного условий наз. краевыми условиями (условиями однозначности). Для многослойных тел дополнит, учитывают условия сопряжения на границах слоев. В случае необходимости условия однозначности дополняют термодинамич. ур-ниями состояния окружающей среды.

Решение задачи теплопередачи заключается в отыскании зависимости изменения темп-ры и кол-ва переданной теплоты во времени для каждой точки тела.

Продольная фильтрация воздуха в современных ограждающих конструкциях

С точки зрения строительной теплофизики, расположение слоя теплоизоляции у наружной поверхности ограждающей конструкции обладает рядом преимуществ. Вместе с тем, такое расположение пористой теплоизоляции предполагает решение ряда проблем, которые отсутствовали при применении традиционных конструкций, но являются актуальными для современных ограждающих конструкций. К таким проблемам относится фильтрация наружного воздуха в теплоизоляционном слое и ее влияние на теплозащитные свойства конструкций.

Обеспечение качества и безопасности воздуха Для внедрения эффективной системы очистки воздуха и обеспечения высокого качество воздуха, требуется предварительный анализ состава и концентраций загрязняющих веществ. Мы используем оптические счетчики частиц для оценки концентраций механических загрязнений воздуха и хроматомассспектрометрию для получения информации о газофазных загрязнениях. Для проведения ряда специфических исследований качества воздуха мы привлекаем независимые лаборатории, обладающие собственной высокоточной измерительной базой и проводящие анализ воздуха по стандартизированным методикам. По результатам исследования выдается официальное заключение о качестве воздушной среды. После проведения необходимых исследований качества воздуха и получения результатов, мы проводим расчет и производим подбор оборудования, которое позволит очистить воздух и гарантированно снизить концентрации большинства загрязняющих веществ до значений ниже предельно допустимых. Для улучшения качества воздуха мы используем профессиональное оборудование очистки воздуха, позволяющее обеспечить здоровый и чистый воздух в помещениях любого типа.

На уже действующем объекте возможна модернизация систем вентиляции, в соответствии с требованиями Заказчика к качеству внутреннего воздуха.

Передача и проникновение влаги. Понятие влажности.

Воздух всегда содержит в себе некоторое количество влаги в виде водяного пара. При разной температуре и одинаковом давлении воздух может "вобрать в себя" разное количество влаги. Максимальное количество воды (влаги), которое может вобрать в себя воздух при определённой температуре, называется абсолютной влажностью. Чем выше температура воздуха, тем больше влаги он может вобрать.

Относительная влажность показывает соотношение количества влаги в воздухе к максимально возможному количеству, которое может вобрать в себя воздух при данной температуре.

Например: влажности 8,65 г/m? при 20°С соответствует относительная влажность 50%. Это означает, что воздух с температурой 20°С и относительной 50% содержит 50% максимального количества влаги (17,3г/m?), которое он может вобрать.

Понятно, что конденсат выпадает тогда, когда охлаждённый воздух неможет удержать содержащееся в нём количество влаги. Температура при которой наступает такой эффект, называется температурой точки росы. Конденсат выпадает так же на всех поверхностях, температура которых ниже или равна температуре точки росы.

Причины появления влаги в ограждениях

Пути попадания влаги в ограждения различны, а мероприятия по снижению влажности строительных материалов в них зависят от причины увлажнения. Эти причины следующие.

Строительная (начальная) влага, то есть влага, оставшаяся в ограждении после возведения здания. Ряд строительных процессов является "мокрыми", например, бетонирование, кладка из кирпича и штучных блоков: ячеистобетонных, керамзитобетонных и других, оштукатуривание. Для сокращения продолжительности мокрых строительных процессов в зимних условиях применяются сухие процессы. Например, во внутренних слоях наружных стен поэтажной разрезки ставятся пазогребневые гипсовые гидрофобизированные панели. Обычная внутренняя штукатурка заменяется гипсокартонными листами.

Строительная влага должна быть удалена из ограждений в первые 2 - 3 года эксплуатации здания. Поэтому очень важно, чтобы в нем хорошо работали системы отопления и вентиляции, на которые ляжет дополнительная нагрузка, связанная с испарением воды.

Грунтовая влага, та влага, которая может проникнуть в ограждение из грунта путем капиллярного всасывания. Для предотвращения попадания грунтовой влаги в ограждение строителями устанавливаются гидроизолирующие и пароизолирующие слои. Если слой гидроизоляции поврежден, грунтовая влага может подниматься по капиллярам в строительных материалах стен ло высоты 2 - 2,5 м над землей.

Атмосферная влага, которая может проникать в ограждение при косом дожде, при протечках крыш в районе карнизов, неисправности наружных водостоков. Наиболее сильное воздействие дождевой влаги наблюдается при полной облачности с длительными моросящими дождями с ветром, с высокой влажностью наружного воздуха. Для предотвращения попадания влаги внутрь стены от смоченной наружной поверхности применяются специальные фактурные слои, плохо пропускающие жидкую фазу влаги. Обращается внимание на герметизацию стыков стеновых панелей при крупнопанельном домостроении, на герметизацию периметров окон и других проемов.

Эксплуатационная влага попадает в ограждение от внутренних источников: при производственных процессах, связанных с применением или выделением воды, при мокрой уборке помещений, при прорывах водопроводных и канализационных сетей. При регулярном использовании воды в помещении делают водонепроницаемые полы и стены. При авариях необходимо как можно быстрее удалить влагу с ограждающих конструкций.

Гигроскопическая влага находится внутри ограждения вследствие гигроскопичности его материалов. Гигроскопичность - это свойство материала поглощать (сорбировать) влагу из воздуха. При длительном пребывании строительного изделия в воздухе с постоянными температурой и относительной влажностью, количество влаги, содержащейся в материале, становится неизменным (равновесным). Это равновесие влагосодержания соответствует гигротермическому состоянию внешней воздушно-влажной среды и в зависимости от свойств материала (химического состава, пористости и т.д.) может быть большим или меньшим. Нежелательно применять материалы с высокой гигроскопичностью в ограждениях. В то же время, применение гигроскопичных штукатурок (известковых) практикуется в местах с периодическим пребыванием людей, например, в церквях. Про такие впитывающие влагу при увлажнении воздуха и отдающие ее при снижении влажности воздуха стены говорят, что они "дышат".

Парообразная влага, находящаяся в воздухе, заполняющем поры строительных материалов. При неблагоприятных условиях влага может конденсироваться внутри ограждений. Во избежание отрицательных последствий конденсации влаги внутри ограждения оно должно быть грамотно сконструировано, чтобы уменьшить риск выпадения конденсата и создать условия для полного высыхания сконденсированной за зиму влаги летом.

Сконденсированная влага на внутренних поверхностях ограждений при высокой влажности внутреннего воздуха и температуре внутренней поверхности ограждения ниже точки росы. Меры борьбы с увлажнением внутренней поверхности ограждений связаны с вентиляцией помещений, снижающей влажность внутреннего воздуха, и с утеплением ограждающих конструкций, исключающим понижение температуры, как на глади поверхности ограждения, так и в местах теплопроводных включений.

Размещено на Allbest.ru