Образование конденсата внутри ограждения

Влажностный режим ограждений существенно влияет на их теплофизические качества. Увлажненные материалы имеют белее высокие коэффициенты теплопроводности. Повышенная влажность ограждений неприемлема и с гигиенической точки зрения, так как создает неблагоприятные условия для развития в них плесени, грибов и других биологических процессов и способствует повышению влажности воздуха в помещении. От степени увлажнения конструкций зависит также их долговечность (морозостойкость, прочность, коррозиестойкость и пр.).

По способу проникновения в конструкции различают влагу: строительную, грунтовую, метеорологическую, эксплуатационную, гигроскопическую (сорбционную) и конденсационную. Наибольшую опасность для ограждений представляют гигроскопическое конденсационное увлажнение. Гигроскопическое увлажнение происходит вследствие способности материала поглощать влагу из воздуха, а конденсационное – при конденсации водяных паров на внутренней поверхности ограждения или в его толще.

Влажность воздуха может быть охарактеризована его абсолютной влажностью, выражаемой количеством влаги в граммах, содержащейся в 1 м3 воздуха. Однако, для расчетов, связанных с конденсацией влаги, удобнее пользоваться величиной парциального давления водяного пара, называемой упругостью водяного пара е и измеряемой в паскалях. Чем больше абсолютная влажность воздуха, тем больше и упругость водяного пара. В воздухе при каждой конкретной температуре может содержаться определенное максимально возможное количество влаги. Этому предельному значению соответствует максимальная упругость водяного пара Е, Па. Величина Е зависит от температуры воздуха: чем выше температура, тем больше значение Е, т.е. тем большее предельное количество влаги может содержаться в воздухе.

Действительная упругость водяного пара е не дает представления о степени насыщения воздуха влагой. Для этого ее нужно сравнивать с максимальной упругостью водяного пара Е при данной температуре исследования. В практике оценки степени насыщения воздуха влагой используется относительная влажность воздуха φ, выраженная в процентах отношением действительной упругости водяного пара е к максимальной упругости его Е при конкретной температуре помещения, т.е.

(26)

Если температура воздуха с данной влажностью повысится, то его относительная влажность понизится, так как величина упругости водяного пара е останется без изменения, а значение максимальной упругости Е увеличится с повышением температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха по мере понижения температуры относительная влажность его будет увеличиваться вследствие уменьшения величины Е. При температуре, когда e станет равной E относительная влажность воздуха будет φ = 100%, т.е. воздух будет предельно насыщен водяным паром и при дальнейшем понижении его температуры начнется конденсация влаги. Эта температура называется температурой точки росы . Взаимосвязь величин показана на рис. 5.

Так как внутренние поверхности наружных ограждений в зимних условиях имеют температуры ниже температур воздуха помещения, при соприкосновении воздуха с поверхностями происходит его охлаждение, и следовательно, повышение величины φ. Если эти поверхности имеют температуры ниже температуры точки росы , то возможно выпадение на них конденсата. В связи с этим при проектировании необходимо проверять условия возможной конденсации. Конденсат на поверхности не образуется, если ее температура больше температуры . Температура на внутренней поверхности определяется как

(27)

Отсутствие конденсации влаги на внутренней поверхности ограждения не дает полную гарантию отсутствия увлажнения, так как последнее может происходить вследствие сорбции и конденсации водяных паров в толще ограждения. В большинстве случаев это является главной причиной повышения влажности материалов.

При разности парциальных давлений водяных паров внутреннего и наружного воздуха в толще ограждения возникает поток водяного пара, направленный в сторону меньшего давления. По мере прохождения влажного воздуха через конструкцию упругость водяного пара падает, но одновременно с этим и понижается его температура, что приводит в ряде случаев к образованию конденсата в материале.

Вероятность конденсации в толще ограждения можно проверить графическим способом. Для этого необходимо разделить условно всю толщину однородного ограждения на ряд слоев и построить линию распределения температур внутри конструкции. По полученным значениям по табл. СП 23-101-2004 определяются значения Е и наносятся на график (рис. 6). Зная величину действительной упругости водяного пара е внутри помещения и снаружи, строится линия падения е. Если линии Е и е не пересекаются , то конденсации в ограждениях нет (рис. 6, а). Если линии пересекаются, то в толще ограждения может возникать конденсация. Зона конденсации определяется точками касания касательных, проведенных из точек ев и ен к линии Е (рис. 6, б).

Кроме зоны конденсации существует также понятие плоскости возможной конденсации, показывающей в конструкции место наиболее вероятного выпадения конденсата. В однородной конструкции она располагается на расстоянии равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойных конструкциях совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Рис. 6 Определение зоны возможного выпадения конденсата в стеновой конструкции

При проектировании конструкции необходимо предусматривать конструктивные меры против конденсации влаги на поверхности и внутри ограждения. Как отмечалось ранее, во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности достаточно повысить ее температуру выше температуры точки росы. Повышение температуры достигается за счет увеличения сопротивления теплопередаче ограждения Rо. В углах помещений, где температура поверхностей ниже, чем на остальной глади стены и, следовательно, возможность конденсации более высока, следует размещать стояки отопления или повышать термическое сопротивление за счет дополнительного утепления. В помещениях с мокрым режимом (бани, прачечные и т.п.) это обеспечить не удается, так как температура точка росы близка к температуре воздуха помещения и, следовательно, для выполнения условия необходимы очень большие значения Rо. В этом случае поверхности необходимо облицовывать водонепроницаемыми покрытиями.

Основным конструктивным мероприятием для обеспечения защиты от конденсации влаги внутри ограждения является рациональное расположение в ограждении слоев различных материалов. Необходимо, чтобы с внутренней стороны располагались плотные, теплопроводные и малопроницаемые материалы, а с наружной – пористые, с низкой теплопроводностью. В этом случае падение упругости водяного пара будет наибольшим в начале ограждения, а падение температуры, наоборот, в конце ограждения. Это позволит предохранить конструкцию не только от конденсации влаги, но и от сорбционного увлажнения. Если такое расположение слоев невозможно, то следует устраивать пароизоляционные слои, располагая их в конструкции до зоны конденсации. Например, в случае, приведенном на рис. 6, б, для этого чтобы избежать конденсации следует поставить с внутренней стороны ограждения слой материала (пароизоляцию), резко снижающий действительную упругость водяного пара на границе основного материала конструкции (см. рис. 6, в). При этом линия е опускается значительно ниже линии Е и конденсации влаги не будет.