= 8,1 W/(m 2 K), B - i. A - i. = 5,8 W/(m 2 K); opór cieplny wyrażono w (m 2 K)/W, a różnicę temperatur w K

Transkrypt

1 Narożnk Nebezpeczeństwo kondensacj pary wodnej występuje także na wewnętrznych powerzchnach w narożnkach przegród oraz w mejscach styków ścan wewnętrznych z zewnętrznym. Temperatura w tych mejscach jest zawsze nższa nż w nnych częścach zbegających sę przegród Zarówno ze względów santarnych, jak techncznych stotne znaczene ma stopeń obnżena temperatury na wewnętrznej powerzchn narożnka przegród zewnętrznych. Obnżene temperatury można określć za pomocą pola temperatur Wyróżna sę dwe główne przyczyny obnżena temperatury w narożnkach, a manowce: współczynnk napływu cepła jest w nm mnejszy oraz powerzchna wewnętrzna napływu cepła jest mnejsza od powerzchn jego odpływu

2 Temperatura powerzchnowa w narożnku jest zawsze nższa nż w dalszych częścach ścan. Z dala od ścany utrzymuje sę temperatura +15,2 C a w narożnku tylko +11,2 C. Wskutek obnżena temperatury w narożnku zwększa sę strumeń ceplny. narożnka zotermy są ułożone równolegle do powerzchn,a w narożnku zagnają sę Różnca temperatur powerzchn wewnętrznej z dala od narożnka oraz w narożnku jest funkcją różnych czynnków; w kątach prostych (lub ostrych) jest ona wększa nż w kątach rozwartych (lub zaokrąglonych), zaś w ścankach jednorodnych ne zależy od ch grubośc, lecz od oporu ceplnego współczynnka jego napływu

3 różnca temp. Dla celów praktycznych sporządzć można wykres obnżena temperatury w narożnku w stosunku do powerzchn wewnętrznej ścany jednorodnej poza narożnkem w funkcj jej oporu ceplnego przy różncy temperatur (t - t e ) = 40 K 8 6 A B 4 2 opór ceplny 0 0 0,25 0,5 1 1,5 2 A - = 8,1 W/(m 2 K), B - = 5,8 W/(m 2 K); opór ceplny wyrażono w (m 2 K)/W, a różncę temperatur w K

4 Przenkane cepła przez przegrodę z otworem okennym Wnękę otworu okennego przy warunkach grancznych perwszego rodzaju można traktować jako podstawę grubego żebra. Temperatura jego podstawy jest jednakowa, taka jak na powerzchn wewnętrznej ścany. Po drugej strone os ośceżncy okennej, tj. na drugej bocznej powerzchn żebra, panuje równeż stała temperatura, jednak różna od temperatury powerzchn wewnętrznej. Zadane to można rozdzelć na dwa oddzelne zagadnena rozwązać je korzystając z metody superpozycj. Wykresem można posługwać sę nm przy określanu warunków ceplnych we wnękach okennych. Wynk oblczeń dwuwymarowego pola temperatur tej częśc przegrody, która znajduje sę przy otworze okennym, wskazują, że podłużny przekrój przegrody przeprowadzony wzdłuż os ośceżncy praktyczne pokrywa sę z zotermą

5 Zamknęte szczelny powetrzne Częste jest występowane w przegrodach szczeln powetrznych, o grubośc z reguły do klku centymetrów. Z uwag na mała wartość współczynnka przewodnctwa ceplnego zamknęta szczelna stanow warstwę termozolacyjną. Należy jednak podkreślć, że nsk współczynnk przewodnctwa ceplnego [około 0,023 W/(mK)] odnos sę do powetrza znajdującego sę w bezruchu (a węc powetrza zawartego w porach materału). Tymczasem powetrze znajdujące sę w szczelnach znajduje sę cągłym ruchu. 1. Przy ceplejszej powerzchn unos sę ono ku górze, a przy chłodnejszej opada w dół. Występuje tu zatem wymana cepła przez konwekcję, której ntensywność rośne wraz ze wzrostem grubośc szczelny. 2. W szczelne takej występuje równeż wymana cepła przez promenowane, która ma najwększy udzał w całkowtej wymane cepła. 3. Przy ponowych szczelnach o grubośc do 5 mm powetrze jest w bezruchu, a zatem ne występuje w nch konwekcja. 4. Ponadto, dla zmnejszena konwekcj w szczelnach o wększej grubośc umeszczonych w przegrodach ponowych, pownno sę stosować pozome przegrody na każdym pętrze budynku. 5. Poneważ opór ceplny szczelny powetrznej jest wększy przy nższych temperaturach, szczelnę taką lokalzować sę pownno w poblżu powerzchn zewnętrznej. 6. W szczelnach pozomych przy ruchu cepła z dołu do góry występuje konwekcja, natomast przy odwrotnym kerunku przepływu strumen cepła ruch konwekcyjny ustaje.

6 Dostępne są tabele, w których podawane są opory ceplne ponowych pozomych szczeln powetrznych Grubość szczelny, cm Szczelny ponowe, R, (m 2 K)/W Szczelny pozome, (m 2 K)/W ruch cepła z dołu do góry ruch cepła z góry do dołu 0,5 0,11 0,10 0,11 1,0 0,14 0,13 0,15 2,0 0,16 0,14 0,18 3,0 0,17 0,14 0,20 4,0 0,17 0,15 0,21 5,0 0,17 0,15 0,22 6,0 0,17 0,15 0,22 10,0 0,17 0,15 0,23 15,0 0,17 0,15 0,23 20,0 0,17 0,15 0,24

7 Procesy przepływu (ruchu) wlgoc Istneją materały w praktyce nenasąkalne ne zmenające własnośc pod wpływem wlgoc (wyłączając korozję chemczną), np. zbte kamene naturalne, tworzywa sztuczne, btumy, szkło, metale, tp. Jednak w znacznej lośc przegród, szczególne przegród zewnętrznych, wlgoć powoduje stotne zmany w zakrese np. zolacyjnośc ceplnej, zmnejszena (obnżena) trwałośc przegród w wynku np. ch przemarzana, sprzyja rozwojow mkroorganzmów (pleśn, grzybów), wzrostow wlgotnośc powetrza wewnętrznego oraz wywołuje okresowe trwałe stany chorobowe (syndrom budynku chorego ). Pod wpływem wlgoc w materałach pochodzena roślnnego ma mejsce tzw. korozja bologczna, a w materałach pochodzena mneralnego występują uszkodzena struktury materału, szczególne w nskch temperaturach. Z analz wyłącza sę wlgoć (wodę) zwązaną z materałam w ścsłych stosunkach loścowych(można ją oddzelć jedyne poprzez prażene materałów w wysokch temperaturach). Analzy dotyczą zatem wlgoc występującej główne w postac pary wodnej w porowatych materałach temperatur, w których ne zachodzą reakcje rozpadu kryształów dehydratacj wody. Będą to węc typowe warunk klmatyczne warunk użytkowana pomeszczeń

8 Pochodzene wlgoc PRZYCZYNY POJAWIANIA SIĘ WILGOCI TECHNOLOGIA PRODUKCJI OPADY ATMOSFERYCZNE SORPCJA I DYFUZJA PARY WODNEJ Wlgoć zwązana z produkcją materałów przegród oraz realzacją obektów Np. przegrody z betonów wykonywane na budowe (duże lośc wody zarobowej) przegrody z betonów komórkowych (mokra autoklawzacja), przegrody z cegły (zaprawa zawera duże lośc wody) WODY GRUNTOWE Woda deszczowa wnka ntensywne do przegród, a także występuje podcągane kaplarne Np. ulewne krótkotrwałe deszcze powodują mnejsze zawlgocene przegrody z cegły podcągają wodę głębej ntensywnej nż z betonów, nekorzystne są opady dla stropodachów, złe warunk składowana KONDENSACJA PARY WODNEJ Wlgotność powetrza otaczającego może być przyczyną chłonęca wlgoc (różnca cśneń cząstkowych pary wodnej jest podstawą występowana procesu dyfuzj) Np. obnżene sę temperatur w przegrodach (lub w ch wnętrzu) ponżej temperatury punktu rosy spowoduje wykroplene wlgoc, co w konsekwencj wywołuje stany patologczne

9 Formy występowana wlgoc Przyjmując, że wlgocą nazywamy zawartość wody w materale nezależne od stanu jej skupena, rozróżna sę 3 podstawowe formy występowana wlgoc: w faze gazowej jako para wodna występująca w porach materału, w faze cekłej występuje w ścankach porów kaplarów materału budowlanego, równeż w faze cekłej na powerzchn wewnątrz porów kaplarów Wlgoć ta zwązana może być z powerzchnam słam Van der Waalsa lub słam kaplarnym Wlgoć zwązana słam Van der Waalsa Jest to wlgoć sorpcyjna (sorpcja pochłanane wlgoc z otaczającego powetrza). Rozróżna sę: adsorpcję (pochłanane wlgoc przez powerzchnę materału), absorpcję (pochłanane wlgoc prze masę materału), desorpcję (oddawane wlgoc przez materał do atmosfery)

10 wlg. obj., % Proces sorpcj składa sę z trzech faz I FAZA II FAZA III FAZA na powerzchn porów (kaplar) tworzy sę cenka warstwa monomolekularna - co odpowada na wykresach zoterm sorpcj odcnkow wypukłemu przy wlgotnośc względnej powetrza od 0% do około 15% na powerzchn porów (kaplar) tworzy sę warstwa polmolekularna - co odpowada na wykresach zoterm sorpcj odcnkow wypukłemu przy wlgotnośc względnej powetrza do około 80% występuje kondensacja kaplarna, co charakteryzuje sę gwałtownym wzrostem wlgotnośc względnej powetrza powyżej 80% (schemat przebegu zotermy sorpcj dla wzorca) 2 1,5 1 0, wełna mneralna (100 kg/m 3 ) wlg. wzg. pow., % 2. wełna szklana na lepszczu polestrowym (165 kg/m 3 ) 3. płyta z wełny mneralnej (175 kg/m 3 ) 4. j.w (400 kg/m 3 ) 5. cegła (1840 kg/m 3 ) 6. beton komórkowy (400 kg/m 3 ) 7. materał wzorcowy (np. bbuła fltracyjna)

11 Zjawsko kondensacj kaplarnej spowodowane jest tym, że wlgoć nad menskem kaplar jest mnejsza nż nad powerzchną "wolnej" wody (następuje tu obnżene cśnena pary wodnej nasyconej). Wlgotność względna odpowadająca stanow kondensacj zależy także od promena kaplar: kondensacja kaplarna występuje tylko w porach o maksymalnym promenu 0,1 m, makrokaplary o promenu wększym od 10-5 cm są wypełnone wodą tylko przy bezpośrednm z ną kontakce. Wlgotność sorpcyjna tylko w newelkm stopnu zależy od temperatury Wlgoć zwązana słam kaplarnym Nazywana jest wlgocą kaplarną ma slny zwązek ze zjawskem zwlżana materałów budowlanych, których mara jest kąt "" wskazany na ponższych schematach materały z ceczą zwlżającą - 0 /2 (są to materały hydroflowe) materały z ceczą nezwlżającą - /2

12 W wynku dzałana sł napęca powerzchnowego przy powerzchn kaplar pozom wody ulega "zakrzywenu" ( tworzy sę, w zależnośc od stosunku wartośc napęca powerzchnowego na powerzchn rozdzału faz stałej, cekłej gazowej, mensk wklęsły lub wypukły. Gdy na powerzchn ścanek kaplary zostane zaadsorbowana woda, kąt zwlżana zależy ne tylko od jej własnośc, ale równeż od własnośc materału tych ścanek. W przypadku wody o temperaturze 0 0 C granczna wartość kąta wynos cos = 0,715, zaś ze wzrostem temperatury rośne (w temperaturze około C cos 0,9. Przyjmując, że kaplara ma w przyblżenu przekrój kołowy o promenu "r", to dla ceczy zwlżającej ścankę kaplary mensk przybera kształt wklęsłej półkul zgodne z równanam Younga Laplacea można zdefnować różncę cśneń "p" panującą po obu stronach tego mensku (co opracował Raylegh): Δp 2σcosα r gdze jest napęcem powerzchnowym Uwaga: różnca cśneń warunkuje wznoszene sę ceczy (wody) w kaplarze, aż do jej zrównoważena słam masowym (grawtacją)

13 Całkowtego wypełnena porów wodą w wynku dzałana podcągana kaplarnego z reguły ne uzyskuje sę, co wynka z "uwęzena" w nch powetrza Ne dotyczy to jednak materałów włóknstych łatwo ulegających całkowtemu nasycenu przy zetknęcu sę z wodą (np. płyty z wełny mneralnej) lub jamstych (np. betony jamste). Ponadto woda ta ne jest utrzymywana w nch słam kaplarnym łatwo z nch wyceka pod wpływem grawtacj (pozostaje w nch jedyne tzw. wlgoć zwlżana). Uwaga: przy dalszym materału włóknstego do otaczającego go powetrza, uzyskuje sę w praktyce nższe wlgotnośc sorpcyjne materału, nż ma to mejsce w przypadku materałów kaplarno-porowatych, co wynka główne z ch mnejszej powerzchn właścwej Podstawy termodynamk materałów wlgotnych Wlgoć występująca w materale budowlanym może być z nm zwązana z nm na 3 sposobam Chemczne Fzykochemczne Fzykomechanczne wlgoć krystalzacyjna wlgoć adsorpcyjna osmotyczna Wlgoć utrzymywana słam napęca powerzchnowego adhezj

14 Przy analze termodynamcznej materałów wlgotnych korzysta sę z następujących założeń ułatwających oceny procesu przemeszczana sę wlgoc (składającego sę z welu zjawsk częścowych - nadal nedostateczne zbadanych): 1. Wlgotny materał uważać można za cało heterogenczne (składające sę z nezmennego w kształce szkeletu, powetrza wody). 2. Woda (wlgoć) może występować we wszystkch stanach skupena (jako odrębny rozpatruje sę stan warstw powerzchnowych). 3. Różne fazy wlgoc kontaktują sę pomędzy sobą może pomędzy nm zachodzć wymana cepła masy. 4. Możlwe jest określene termodynamcznych funkcj stanu za pomocą zmennych nezależnych, takch jak masy (m); parametru geometrycznego, np. objętośc (V); entrop (s) temperatury (t), dla każdej z jednorodnych częśc składowych rozpatrywanego materału Ogólną funkcję względem przyjętych zmennych nezależnych można przedstawć w postac: dφ Φ s ds Φ V dv Φ m dm

15 W praktyce stan materału wlgotnego ocena sę najczęścej za pomocą energ swobodnej (F), przyjmując jako trzecą zmenną nezależną temperaturę materału (T ). W tym przypadku zmanę swobodnej energ fazy F wyraża sę za pomocą zależnośc: df F dt T F V dv df F m dm s dt F T F V F m - s entropa fazy - p cśnene dzałające od strony fazy - chemczny potencjał fazy p dv μ dm Warto zwrócć uwagę, że zależność ta jest jedną z postac podstawowego równana termodynamcznego Gbbsa wskazuje jak zmnejsza sę energa swobodna jednorodnej masy, gdy zmane ulegają parametry T, V oraz m Ponadto podkreślć należy, że zjawsko przemeszczana sę wlgoc należy do procesów rozważanych w ramach termodynamk procesów nerównowagowych (neodwracalnych)