t6 - Šíření vodní párykps.fsv.cvut.cz/upload/files/t6_sireni_vodni_pary.pdf · sou část...

Obecné principy

Šíření vlhkosti konstrukc í

Voda a vlhkost ve stavb ách:


Voda a vlhkost ve stavb ách:


Voda v konstrukc ích:- ve všech 3 skupenstvích:

součást sm ěsi plyn ů „vzduch“:- dusík, kyslík, argon, CO2, neon, helium, metan, kry pton,

vodík, xenon- tuhé aerosoly- vodní pára a další plyny

- směs má v dané nadmo řské výšce určitý atmosférický tlak

ŠíŠířřeneníí vlhkosti konstrukcvlhkosti konstrukc íí

Voda v konstrukc ích:- ve všech 3 skupenstvích:

- vodní pára- voda- led

Dalton ův zákon- celkový tlak sm ěsi plyn ů je sou čtem díl čích

tlaků:- dílčí složky: částečné (parciální) tlaky ve sm ěsi- ve SF: částečný tlak vodní páry (ve vzduchu)

John Dalton

(1766 –1844)

∑= itot pp

Detaily k tématu jsou k dispozici v prezentacích pro studenty na webu…


Vodn í pára ve vzduchu:- její množství se vyjad řuje více zp ůsoby:

- absolutní (m ěrnou) vlhkostí- částečným tlakem vodní páry- relativní vlhkostí

DefiniDefiniččnníí ppřřestestáávkavka

Koncentrace vodní páry (water vapor concentration) [kg/m3]

v

Absolutní (měrná) vlhkost (specific humidity) [kg/kg]

x

Koncentrace nasycené vodní páry (saturated water vapor concentration) [kg/m3]

satv

Částečný (parciální) tlak vodní páry (partial water vapor pressure) [Pa]

p


DefiniDefiniččnníí ppřřestestáávkavkaČástečný (parciální) tlak nasycené vodní páry (saturated partial water vapor

pressure) [Pa]

satp

Relativní vlhkost (relative humidity) [%]

ϕ


Vlhkost materiálu se charakterizuje:- objemovou vlhkostí- hmotnostní vlhkostí


Působen í okolí na materiál:

VVw.100=ψ

0

0.100m

mmu

−=

Šíření vlhkosti konstrukc íZávislost vlhkosti materiálu na okolní vlhkosti:

Šíření vodní páry vzduchem



Pohyb vodn í páry vzduchem:- difúze:

- hustota difúzního toku:

První Fick ův zákon 1φ

2φφ∇⋅−= Dg

∂∂

∂∂

∂∂−=∇−=

zp

yp

xp

pg zyxd δδδδ ,,


Pohyb vodn í páry vzduchem:- difúze:

- pozvolné rozptylování částic v prost ředí- molekuly se pohybují náhodným zp ůsobem

z míst vyšší koncentrace do míst koncentrace nižší

- prostorové a časové rozložení část. tlak ů v.p.:

Druhý Fick ův zákon

Adolf E. Fick

(1828–1901)

Analogie k rovnici vedení tepla.

tp

zp

zyp

yxp

x ∂∂=

∂∂+

∂∂+

∂∂

∂∂δ

∂∂δ

∂∂δDetaily k tématu jsou k dispozici v prezentacích

pro studenty na webu…


Pohyb vodn í páry vzduchem:- konvekce:

Vlhkostní procesy v konstrukci



Transport vodn í páry konstrukc í:

- způsob transportu vodní páry a vody závisí na:


pohyb molekul bez vzájemných srážek

I. nízká vlhkost Probíhá:- difúze (v makrokapilárách)- efúze (v mikrokapilárách)

- termodifúze (běžně zanedbatelná)

Způsoby transportu v.p. konstrukc í:

( )TDpg Td grad grad ⋅+⋅−= δ

souč. termodifúze

teplota

rost

ou

c ío

bsa

h v

lhko

sti v

kap

iláře

i e



rost

ou

c ío

bsa

h v

lhko

sti v

kap

iláře

III. vysoká vlhkost Probíhá:- kapilární vedení


i e

i e

i e

i e

Příčina transportu:- rozdíl kapilárních tlak ů



rost

ou

c ío

bsa

h v

lhko

sti v

kap

iláře

Efekty:


i e

i e

i e

i e

šíření vodní páry konvekcí

i e


Způsoby transportu v.p. konstrukc í:Efekty konvekce v.p. závisína orientaci proud ění:

- exfiltrace

- infiltrace


Způsoby transportu v.p. konstrukc í:Efekty konvekce v.p. závisína orientaci proud ění:

- exfiltrace

- infiltracei e


rost

ou

c ío

bsa

h v

lhko

sti v

kap

iláře

Rekapitulace transportníchmechanism ů: - difúze

- efúze- termodifúze- povrchová difúze- kapilární vedení- konvekce


i e

i e

i e

i e

Difúze vodní páry


Difúze vodn í páry konstrukc í

pgd grad⋅−= δ

δδµ a=

DefiniDefiniččnníí ppřřestestáávkavkaFaktor difuzního odporu (water vapor resistance factor) [-]

µ


DifDif úúze vodnze vodn íí ppááry konstrukcry konstrukc íí

Faktor difúzn ího odporuDruhy faktoru difúzního odporu:- suchý

- stanovuje se za nízké vlhkosti (metoda suché misky)- pro posouzení kcí v prost ředí s RH < 60 %

- mokrý- stanovuje se za vysoké vlhkosti (metoda mokré misky)- pro posouzení kcí v prost ředí s RH > 60 %

- podle teploty p ři zkoušce- 10 C (dříve)- 23 C (dnes) δ

µ10108824,1 −⋅=

δµ

10109521,1 −⋅=


Difúze vodn í páry konstrukc íFaktor difúzn ího odporuTypické hodnoty faktoru difúzního odporu:- vzduch

- stavební materiály


Faktor difúzn ího odporuTypické hodnoty faktoru difúzního odporu:- vzduch

- stavební materiály



- do tl. 10 mm ... µ = 1- nad 10 mm … µ = 0,01/d (smluvní zohledn ění proud ění dle EN ISO 13788)

- stavební materiály- minerální vlákna ... µ = 2-5- EPS ... µ = 30-70- XPS ... µ = 80-150- pěnové sklo ... µ = 700 000- železobeton ... µ = 30-150- asfaltové pásy (hydroizolace) ... µ = 20 000 – 50 000- folie (hydroizolace) ... µ = 7 000 – 20 000- parozábrany ... µ = 50 000 – 1 000 000

obtížné m ěření, často nízká kvalita dat,nebo zcela nedostupné






U řady materiál ů (hlavn ě s vysokým µ, např. u parozábran) rozhodujíspoje a návaznosti na okolní kce.

Vliv net ěsností se obvykle uvažuje odhadem.Např. pro mechanicky upevn ěné parozábrany:- redukce µ 10x pro standardní provedení- redukce µ 100x pro podpr ůměrné provedení

Vždy tak, aby se zvýšila bezpe čnost výpo čtu!

Pokud je plocha otvor ů vyšší než 1 % z celkovéplochy materiálu, hodnota µ

nepřesáhne limit:

max. µ = 0,27/d

(tj. µ.d = max. 0,27 m, m ěřeníprof. Mrlíka)






Zvláštní p řípad: nepropustné materiály se spárami (nap ř. plechy)

vodní pára difunduje spárami: jde o spárovou difúzi

∑ ⋅⋅⋅⋅+=

)(10312,5 9 ldA

A

d

ekv

Λµ

µ

Výpočet výsledného ekviv. faktoru dif. odporu z charakte ristického výseku o ploše A, zohled ňuje se délka spár ( l), jejich spárová dif. vodivost známá z m ěření (Λ), tlouš ťka materiálu d a jeho faktor µ



Další difúzn í parametry:- ekvivalentní difúzní tlouš ťka

dsd ⋅= µ

- difúzní odpor

NdZp ⋅⋅= µ

[m/s] δd

Zp =

PožadavkyČSN 730540-2a Glaserova metoda



Tím se rozum í:

Požadavky ČSN 730540-2:– kondenzát nesm í ohrozit funkci konstrukce

Požadavky ČSN 730540-2:– kondenzát nesm í ohrozit funkci konstrukce

–


Dvoupláš ťové kce:

- podstatné zkrácení životnosti- plísn ě- objemové zm ěny- výrazné zvýšení hmotnosti- degradace materiálu

– veškerý kondenzát se musí odpa řit– množství kondenzátu nesm í překročit limit:

Difúze vodn í páry konstrukc íVýpočet:

▫ dvě základní úlohy:1. ověření rizika kondenzace

2. posouzení ročního cyklu



Glaserova metoda(H. Glaser, 1958: problémy chladíren a mrazíren)

Předpoklady:

Okrajové podmínky:

DefiniDefiniččnníí ppřřestestáávkavkaNávrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu (design outdoor air relative

humidity) [%]

Relativní vlhkost venkovního vzduchu odvozená z dlouhodobých měřenípro klimatické podmínky ČR.Používá se empiricky stanovenázávislost na venkovní teplotě:

eϕ

17,39

5,315393

−−⋅

=e

ee θ

θϕ

Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu (design indoor air relative

humidity) [%]

iϕ Detaily k tématu jsou k dispozici v prezentacích pro studenty na webu…

DifDif úúze vodnze vodn íí ppááry konstrukcry konstrukc ííVýpočet:


� za nejnižších venkovních teplot

� nezbytné pro konstrukce s nepřípustnou kondenzací

� posouzení ročního cyklu

� pro postupně se měnící venkovní podmínky

� roční množství zkondenzované vodní páry

� možnost odpaření

Postup Glaserovy metody:- graficko -početní metoda- dílčí kroky:

1. průběh teploty

Rtep. odpory díl čích vrstev (vyneseny od interiéru)Rsi Rse

skladba st řechy

stejná hodnota jako u výpo čtu sou č. prostupu tepla U(tj. 0,13/0,10/0,17 W/(m 2K))

θsi

θe

θai

θse

uvažují se všechny vrstvy!

(krom ě vrstev nad h.i.)Detaily k tématu jsou k dispozici v prezentacích pro studenty na webu…

DifDif úúze vodnze vodn íí ppááry konstrukcry konstrukc ííVýpočet:


� za nejnižších venkovních teplot

� nezbytné pro konstrukce s nepřípustnou kondenzací

� posouzení ročního cyklu

� pro postupně se měnící venkovní podmínky

� roční množství zkondenzované vodní páry

� možnost odpaření

Další typické p řípady:- jednovrstvé zdivo

pe

p i

sd

sdA

psat,A

Ns

ppg

dA

AsatidA ⋅

−= ,

Ns

ppg

dB

eBsatdB ⋅

−= ,

A B

sdB

psat,B

oblast kondenzace (širší zóna)

ekv. dif. tlouš ťky díl čích vrstev (od interiéru)

dBdAc ggg −=



▫ dvě základní úlohy:2. posouzení ročního cyklu

Cíl posouzení:

Dvě základní metodiky:ČSN 730540 EN ISO 13788

opakující seGlaserova

metoda



Okrajové podm ínky: ČSN 730540



ČSN 730540

- OK,konec výpo čtu

+

množství kondenzátu

θe = (θe+5) až 25

kondenzace?+ -

množstvíkondenzátu

množstvíodparu

Postup: start: θe

kondenzace?

roční množství zkondenzované v.p. a vypa řitelné v.p.

∑ ⋅= jjcac tMM ,, ∑ ⋅= jjevaev tMM ,,



Okrajové podm ínky: EN ISO 13788



EN ISO 13788Postup: určení 1. měsíce

s kondenzací

existuje?- OK,

konec výpo čtu

+poč. měsíc až poslední

množství kondenzátuv kci na konci m ěsíce

(se zohledn ěním p ředchozího stavu)

roční změny v obsahuzkondenzované v.p.

DefiniDefiniččnníí ppřřestestáávkavkaPrůměrná měsíční relativní vlhkost vnitřního vzduchu (monthly mean indoor

air relative humidity) [%]

mi ,ϕ

Zvýšení částečného tlaku vodní páry vlivem vnitřního provozu (increase of

partial water vapor pressure due to internal activity) [Pa]

p∆



Srovnání používaných metodik:

EN ISO 13788ČSN 730540

model reality-(interiér beze zm ěn,

nezachytí letní kondenzaci,rel. hrubá data pro exteriér)

+(prom ěnná φi + θai, kondenzace

nejen v zim ě, možná volba 1.měsíce, lepší model exteriéru,

více let ve výpo čtu)ověření rizika kondenzacev extrémníchpodmínkách

+(hodnocení pro návrh.venkovní teplotu θe)

-(hodnocení jen pro pr ům.

měs. teploty)

bezpečnostvýpo čtu

?(bezpečnější pro

jednovrstvé kce, p řeceňujeodpa řování do interiéru)

?(většinou p říznivějšívýsledky, n ěkdy ale

naopak)


Difúze vodn í páry konstrukc íDvouplášťové konstrukce:- hodnotí se:

Výpočet dle ČSN 730540-4:- zjednodušený 2D model- postup:

Principy vlhkostněbezpečného navrhování


Principy navrhov áníCíl:

Analogie vlhkostní rovnováhy (Straube & Burnett, 2005)

bezpečnávlhkostně akumulačníkapacita

zvlhčování

vysušování

Principy navrhov áníZákladní zásada:

Principy navrhov ání

Principy navrhov áníNejvhodn ější materiály pro parozábrany:

Problemati čtější řešení:

Pro parozábrany vždy nutné zajistit:

Principy navrhov áníPozor na zám ěny:

Alternativa folií v d řevostavbách a podkrovích :

Principy navrhov áníKapilárn ě aktivní materiály:

Principy navrhov áníKapilárn ě aktivní materiály:

Nelze-li dodržet, používají se krom ě parozábrany i kapilárn ě aktivnímateriály:

Princip kapilárn ě aktivních izolací:

e

ie

ie

iPodm ínka dobré funkce:

Principy navrhov áníDalší vybrané problémy:

- siln ě tep. izolované podlahy na terénu :

Další vybrané problémy:

- zateplování z interiéru :

Principy navrhov ání

t6 - Šíření vodní párykps.fsv.cvut.cz/upload/files/t6_sireni_vodni_pary.pdf · sou část...

Documents