Difuzija Vodene Pare

Дифузија водене паре Начини одвијања процеса дифузије водене паре: 1. слободно 2. кроз порозне мембране 3. кроз слободну површину течности (појава растварања гасова у течностима) • уколико су паропропустљиви, грађевински материјали се понашају као порозне мембране • кретање водене паре кроз мембрану приликом дифузије – од гушће ка ређој средини • ЈУС дефинише дифузију водене паре као струјање водене паре кроз неки преградни елемент или материјал услед разлике концентрације водене паре, односно услед разлике парцијалних притисака водене парe • у нашим климатским условима, карактеристична је дифузија водене паре кроз елементе и материјале спољног омотача објекта у зимским условима. правац кретања молекула водене паре (зими) унутра споља пројектна температура +20оC релативна влажност 60% парцијални притисак 1,402 KPa (II климатска зона) пројектна температура -5оC релативна влажност 90% парцијални притисак 0,361 KPa • према стандарду, прорачун дифузије водене паре врши се за спољашње грађевинске преграде, као и за грађевинске преграде код којих је разлика парцијалних притисака са обе стране преграде већа од 500KPa Параметри дифузије водене паре Qm - количина дифундоване водене паре кроз неку површину A , односно δ – коефицијент проводљивости водене паре количина водене паре у kg која за један час прође кроз материјал јединичне површине и дебљине, ако је разлика у концентрацији паре на различитим површинама материјала 1KPa • φm - дифузијски проток или флукс водене паре количина водене паре која у јединици времена прође кроз неку површину (брзина дифузије) • gm (qm) – густина дифузијског протока маса водене паре која се у јединици времена дифундује у смеру управном на јединицу површине

Δ – коефицијент пропустљивости водене паре специфичан проток водене паре кроз неки елемент дебљине d уколико постоји јединична разлика парцијалних притисака са његових двеју страна отпор дифузији (аналогија са провођењем топлоте) • како је отпор прелаза водене паре веома мали, занемарује се, па је отпор дифузијскокм пролазу једнак отпору дифузијске пропустљивости водене паре • kD – коефицијент пролаза водене паре кроз грађевински елемент • коефицијент (фактор) отпора дифузији водене паре – μ својство неког материјала!!!! • релативни (еквивалентни) дифузни отпор водене паре = дебљина ваздушног слоја исте вредности отпора - r својство конструкције!!!! Дифузија не изазива штетне последице по грађевинске елементе и материјале све док је смер дифузијског кретања непроменљив (стационаран), осим уколико није дошло до кондензације водене паре. Кондензација се јавља: •када је ваздух засићен а дође до даљег додавања водене паре •када се засићени ваздух охлади Влажност ваздуха - количина воде у облику водене паре у ваздуху која је увек условљена температуром.

Параметри који дефинишу влажност ваздуха: Релативна влажност ваздуха – однос стварне количине водене паре у 1m3 ваздуха. влажност засићења M притисак засићења p’ p парцијални притисак водене паре апсолутна влажност m Влажност ваздуха – појам и параметри Тачка росе - температура на којој одређена количина

водене паре представља влажност засићења. Однос између температуре и количине водене паре (њеног парцијалног притиска) је управо пропорционалан!!! Последице дифузије у грађевинским елементима и материјалима У конкретном разматрању феномена дифузије и њених последица, битно утврдити: да ли ће до кондензације у неком материјалу доћи, односно, уколико до ње дође, на којим се местима она јавља. (дефинисано стандардима и прорачунима JUS.U.J5.600 – Технички услови за пројектовање и грађење зграда (1998), JUS.U.J5.520 – Прорачун дифузије водене паре у зградама (1997)) Проблеми дифузије и кондензације водене паре у директној спрези са паропропустљивошћу материјала!!! • стандард не дозвољава површинску кондензацију за дате унутрашње пројектне услове и услове у спољној средини • кондензација у унутрашњости конструкције је дозвољена под условом да је: време потребно за њено исушење мање од допуштеног времена потребног за исушење конструкције (према табели у стандарду) укупна масена влажност мања од највеће дозвољене влажности за материјал у коме је настала кондензација Неопходни кораци за утврђивање постојања и места кондензације унутар конструкције утврдити релевантне податке за реалне климатске услове и одговарајућу намену објекта ti’= 20oC, i φi = 60% Број дана влажења 60 60 60 2. п2. одредити пад температуре кроз елемент 1.

3. 4.

за сваку од дефинисаних температура, утврдити притиске засићења (према табели из стандарда)

5. полазећи од пројектних услова у погледу унутрашњих и спољашњих температура и релативне влажности ваздуха са једне и друге стране омотача, рачунски и графички утврдити парцијални притисак кроз грађевински елемент израчунати вредности еквивалентне дебљине

6.

утврдити дијаграм дифузије

Карактеристични случајеви појаве дифузије у грађевинским конструкцијама: 1. без конденза у посматраном елементу / конструкцији 2. конденз у равни кондензације 3. конденз у зони кондензације израчунати вредности дифузионог протока водене паре gz • � прорачун базиран на стационарној дифузији кроз преграду при дефинисаним граничним условима � 0,67 x 10-6 - средња вредност дифузионе константе за дифузију водене паре кроз ваздух за интервал од –20oC дo 30oC у случају постојања кондензата (случајеви 2 и 3) израчунати масу кондензата по јединици површине у току “z” дана кондензације z = 60 дана према табели g’z = gz x 24 x z [kg/m2] израчунати масену влажност материјала услед кондензације Xdif’ [%] Xdif’= (gz’ x 100) / (dr x ρo) [%] dr- рачунска дебљина преграде у коме се кондензовала водена пара [m] ρo- запреминска маса материјала слоја преграде у исушеном стању [kg/m3] • дозвољене вредности засићености влагом: укупна масена влажност материјала X’uk = X‘r + X‘dif < X‘max Xr’ просечна рачунска масена влажност материјала према табели из стандарда X‘max = X‘r + X‘dif,max X‘dif,max = (qmax x 100) / (dr x ρo) [%] qmax максимална дозвољена количина кондензоване водене паре у конструкцији на завршетку дифузије qmax - као дебљина датог материјала, али не веће од 0,07 остали материјали: опека 0,05 гас или пено бетон, или бетон са лаким агрегатима 0,02 врста материјала dr - рачунска дебљина [m]

материјали на бази дрвета 0,03xdrxρ0 дрвене конструкције 0,05xdrxρ0 кондензација на додирним површинама слојева 0,5 (један слој без могућности преузимања влаге) општи случај 1,0 карактеристичан случај qmax [kg/m2] • прорачунати густину дифузионог протока услед исушења конструкције случај 1 – није било кондензата па нема исушења случај 2 gI = 0,67 x 10-6 [(p’k - pi) / r’ + (p’k – p’e) / r”] [kg/m2h] случај 3 gI = gI,i + gI,e [kg/m2h] gI,i = 0,67 x 10-6 x [(p’k – p1) / (r’ + 0,5 rz)] [kg/m2h] gI,e = 0,67 x 10-6 x [(p’k - pe) / ( 0,5 rz + r”)] [kg/m2h] • прорачунати време потребног исушења грађевинске конструкције zi