"Причины появления влаги в конструкциях. Абсолютная и относительная влажность воздуха. Диффузия водяного пара через ограждающую конструкцию"

Причины появления влаги в конструкциях.

Строительная влага обусловлена мокрыми процессами при производстве строительных конструкций (кладка из кирпича на строительных растворах, тепловлажностная обработка железобетонных изделий). В правильно запроектированных конструкциях эта влага устанавливается в допустимых пределах в течение первых лет эксплуатации здания.
Грунтовая влага проникает в конструкцию в результате капиллярного подсоса при нарушении гидроизоляции. В зависимости от структуры материала капиллярная влага может подниматься на высоту 2,5-10 м.
Атмосферная влага в виде косых дождей при ветре или инея, выпадающих на наружной поверхности увлажняет конструкцию на глубину нескольких сантиметров.
Эксплуатационная влага увлажняет примыкающие к полу части стен при мытье полов, при проливе технологических жидкостей.
Последние три вида увлажнения конструкций можно устранить или резко сократить конструктивными мерами.
Гигроскопическая влага – следствие сорбционного свойства капиллярно-пористых материалов поглощать влагу из воздуха (гигроскопичность). Степень гигроскопического увлажнения предопределяется температурно-влажностным режимом окружающей среды. У ограждающих конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, гигроскопичность материалов повышается в 4-5 раз за счет повышения содержания водорастворимых соединений.
Конденсационная влага вызывается отклонениями температурно-влажностных параметров воздушной среды помещений и чаще всего является причиной переувлажнения конструкции. Конденсация влаги может происходить как на поверхности конструкции, так и в ее толще в процессе диффузии водяного пара.
Гигроскопическое и конденсационное увлажнения могут быть стабилизированы рациональным конструированием ограждения на основе теплотехнических расчетов.

Абсолютная и относительная влажность. Точка росы

Абсолютная влажность воздуха – это количество водяного пара в единице объема воздуха:

В системе СИ единица измерения абсолютной влажности кг/м³.

Влажность воздуха является очень важным параметром окружающей среды. Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение. В различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна. Она зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и др. факторов. Таким образом, в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот.

Человеческий организм активно реагирует на изменения влажности воздуха. Например, процесс потоотделения тесно взаимосвязан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации, и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции; при низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды.

Абсолютная влажность воздуха дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, однако эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Человек ощущает не массовое количество воды в воздухе, а ее содержание относительно максимально возможного значения. Для описания реакции живых организмов на изменения содержания водяного пара в воздухе вводят понятие относительной влажности.

Относительная влажность воздуха – это физическая величина, показывающая насколько водяной пар в воздухе далек от насыщения:

где р - плотность водяного пара в воздухе (абсолютная влажность); р_n - плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Точка росы – это температура, при которой водяной пар становится насыщенным.

Зная температуру точки росы, можно получить представление об относительной влажности воздуха. Если температура точки росы близка к температуре окружающего воздуха, значит влажность высокая (при совпадении температур образуется туман). И напротив, если значения точки росы и температуры воздуха в момент измерения сильно расходятся, то можно говорить о низком содержании водяных паров в атмосфере.

Когда в теплое помещение с мороза заносят какую-либо вещь, воздух над ней охлаждается, насыщается водяными парами, и на вещи конденсируются капельки воды. В дальнейшем вещь прогревается до температуры воздуха помещения, и весь конденсат испаряется.

Другой, не менее хорошо знакомый пример – запотевание стекол в доме. У многих зимой на окнах появляется конденсат. На это явление влияют два фактора –- влажность и температура. Если установлен нормальный стеклопакет и правильно проведено утепление, а конденсат есть, –- значит, в помещении высокая влажность; возможно плохая вентиляция или вытяжка.

Примеры решения задач

На фотографии представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы. Что покажет влажный термометр, если при неизменной температуре воздуха относительная влажность увеличится на 7%?

Запишем показания сухого и влажного термометра, представленных на фотографии:

Определим разность показаний термометров:

По психрометрической таблице определим относительную влажность воздуха:

Если влажность воздуха увеличится на 7%, она станет равной 55%. По психрометрической таблице определяем показания сухого термометра и разности показаний сухого и влажного термометров:

Таким образом, влажный термометр покажет:

Ответ: t_moist = 17 ⁰C

Диффузия водяного пара через ограждающую конструкцию.

В холодное время года наружная ограждающая конструкция отапливаемого здания разделяет две воздушные среды с одинаковым барометрическим давлением, но с разными температурами и упругостями водяного пара. Даже при более высокой относительной влажности холодный наружный воздух содержит меньше водяного пара, чем теплый внутренний. То есть парциальное давление водяного пара внутри помещения ев будет значительно больше наружного. Их разность для жилых зданий достигает значительных величин: 1,2-1,3 КПа, а для зданий с повышенной температурой и влажностью может быть существенно выше. Под влиянием разности парциальных давлений возникает поток водяного пара, направленный от внутренней поверхности к наружной – диффузия водяного пара.

Коэффициент паропроницаемости m отражает способность материала пропускать диффундирующий водяной пар. Он численно равен количеству влаги в мг, которое диффундирует за единицу времени через слой материала толщиной 1 м площадью 1 м2 при разности парциальных давлений на поверхности слоя 1 Па [мг/(м×ч×Па)].
Из строительных материалов наибольшим коэффициентом паропроницаемости обладают минераловатные плиты (до 0,6 мг/(м×ч×Па)), а наименьшим – рубероид (0,0014), линолеумы (0,002), битумные кровельные материалы (0,008 мг/(м×ч×Па)).

В случае если внутренний воздух имеет высокую влажность или конструкция ограждения запроектирована неверно, диффундирующий водяной пар может конденсироваться внутри ограждающей конструкции. Считается, что плоскость возможной конденсации располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины однородной конструкции и совпадает с наружной поверхностью утеплителя в многослойной.

Для предотвращения явления сопротивление паропроницанию Rп ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации должно быть не менее требуемой величины, которая устанавливается СНиП. Для этого рекомендуется внутренние слои ограждения выполнять из более плотных материалов, располагая утеплитель ближе к наружной поверхности. Кроме затруднения доступа паров воды в более холодные слои, это обеспечивает лучшие условия удаления влаги из конструкции в теплые месяцы.

- Для защиты от увлажнения утеплителя в наружных ОК зданий следует предусматривать пароизоляцию (ниже теплоизоляционного слоя).

- Следует предусматривать пароизоляцию теплоизолирующих уплотнителей стыков элементов ограждающих конструкций со стороны помещений.

- Необходимо также предусматривать конструктивные мероприятия для защиты ограждений от увлажнения непосредственно капельно-жидкой влагой (атмосферные осадки, эксплуатационные источники) – водонепроницаемость или гидрофобность поверхностей (штукатурка, окраска водоустойчивыми составами), правильная конструкция и герметизация стыков и т.п.

- При постоянном увлажнении можно предусматривать вентилируемые воздушные прослойки.

Дополнительная литература:

- Статья "Влажностный режим ограждающих конструкций": Влажностный режим ограждающих конструкций - Основы архитектуры и строительных конструкций (studme.org)

- Учебник по Архитектурной физике в электронно-образовательной библиотеке "Юрайт" (стр.324-337): АРХИТЕКТУРА ЗДАНИЙ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ. Учебник для СПО (urait.ru)

Домашнее задание:

1. Сделать краткий конспект данной темы по сайту.

2. Изучить дополнительную литературу либо статью, либо материал учебника.

3. Выписать отдельно все формулы из учебника или статьи из дополнительной литературы с пояснением для чего формула и с обозначением все величин.

Отправляете фото с проделанной работой на электронный адрес lenr89@mail.ru, не забываем подписать группу и ФИО.