Диаграмма Глазера

Для исследования строительных конструкций на образование конденсата применяется диаграмма Глазера. Глазер разработал метод, позволяющий определить, как положение плоскости конденсации, так и количество выпадающей конденсационной воды с большой точностью. При этом он исходил из того, что фактическое давление водяного пара нигде по сечению конструкции не должно превышать давления насыщения.

Период водонакопления

Примерно с середины ноября по середину января.

Период водонакопления с середины ноября по середину января

Увеличивающаяся влажность за период водонакопления:

Слой конструкции 1

Эквивалентная толщина слоя воздуха S_d,i

S_d,i = min μ•d (м)

Сопротивление диффузии водяного пара в области выпадения конденсата

Z = 1,5 10⁶•min μ•d

Плотность диффузного потока g_i. из внутреннего пространства в ограждающую конструкцию до плоскости конденсата. Направление диффузии от р_i к p_sw.

g_i= (р_i -p_sw) / Z_i

Крутое падение р:

==> много влаги устремляется в конструкцию и конденсируется при p_si.

Слой конструкции 2

Эквивалентная толщина слоя воздуха S_d,е

S_d,е = max μ•d (м)

Сопротивление диффузии водяного пара в области высыхания (испарения)

Z = 1,5• 10⁶ • max μ•d (м² • час• Па/кг)

Плотность диффузного потока g_e от плоскости конденсации до наружного воздуха. Направление диффузии от p_sw до р_е.

g_e = (p_sw — р_е) / Z_e (кг/м² . час)

Пологое прохождение р:

=> мало влаги может уходить наружу.

мало влаги может уходить наружу

Если кривые p_s и p касаются друг друга, то имеет место нарастание влажности во время периода насыщения влагой. Это объясняется тем, что входящее в конструкцию количество водяного пара g. больше, чем выходящее наружу количество водяного пара g_e.

Входящее и выходящее в конструкцию количество влаги

Объяснение построения диаграммы Глазера

На горизонтальной оси откладываются не толщины слоев с их толщиной d, а толщины, получаемые умножением μ•d.

S_d = μ•d

где, S_d — эквивалентная толщина слоя воздуха.

Эквивалентная толщина слоя воздуха показывает, что сопротивление пропусканию водяного пара зависит не только от коэффициента сопротивления паропроницанию m слоя, но и от его толщины d. Эквивалентная толщина слоя воздуха S_d имеет единицу метр (м) и означает, что этот слой создает такое же сопротивление диффузии водяного пара, как и слой материала толщиной d.

Р_е— На вертикальной оси откладываются давление водяного пара в Паскалях (Па). Наносятся как давления насыщения p_s, так и фактические давления пара р. Давления насыщения p_s зависят от температуры, которая имеет место в том или ином слое (месте сечения) ограждающей конструкции. Они могут быть взяты по таблице 2.3. Таким образом, сначала надо рассчитать температуры по сечению конструкции.

p_s — Давление насыщения p_s соответствует давлению водяного пара при относительной влажности 100%. В большинстве случаев относительная влажность как наружного воздуха, так и внутреннего воздуха в помещении ниже 100%, так, что фактическое значение давления водяного пара р лежит ниже давления насыщения p_s. Соответственно можно получить фактические величины давления водяного пара на внутренней и внешней стороне ограждающей конструкции: p_i,p_e

p_i,p_e— p_{i =}p_e• φ_{i ;} p_e = p_s• φ_e

Пример HTML-страницы

φ — величины относительной влажности внутреннего и наружного воздуха, их следует принимать согласно граничным условиям расчета защиты от влажности: (φ_i=50%; φ_e=80%).

После того, как на чертеж сечения конструкции в масштабе μ•d будут нанесены значения и построена кривая давления насыщения водяным паром, необходимо нанести туда же значения фактического давления водяного пара на внутренней и внешней поверхностях контрукции p_i и p_e• p_i. должно быть соединено с p_e прямой линией, т.к. слои нанесены на диаграмму в масштабе эквивалентных толщин слоев. Если бы мы прямо соединили p_i и p_e, то фактические значения давления водяного пара лежали бы частично выше значений давлений насыщения p_s, что невозможно, так как относительная влажность не может быть более 100%.

Поэтому фактическая кривая распределения давлений водяного пара накладывается на кривую давлений насыщения p_s как касательные.

p_sw— Точка соприкосновения обеих кривых дает нам точку насыщения водяного пара p_sw; плоскость в этом месте сечения конструкции называется плоскостью конденсации. В этой плоскости влага выпадает в форме конденсационной воды. Опыт показывает, что вода как правило выпадает в месте соприкосновения слоев.

S_d,i— Все эквивалентные толщины воздушных слоев μ•d от плоскости конденсации в сторону помещения обозначаются S_d,i, а в сторону наружной поверхности — S_d,e.

μ_min — Область конденсации — это та сухая область конструкции, которая располагается между ее внутренней поверхностью и плоскостью конденсации. В ней еще без опасности увлажнения идет диффузия водяного пара из помещения. Поэтому для этой части конструкции берутся из таблицы меньшие значения μ, так как сухой материал не создает для пара сильного сопротивления.

μ_max— Область испарения располагается от плоскости конденсации до наружной поверхности ограждающей конструкции. В области испарения, наоборот, материал влажный. В основном за счет сил адгезии между молекулами воды и молекулами строительных материалов затрудняется транспорт влаги от конструкции в наружный воздух. Увлажненный материал создает большее сопротивление транспортировке влаги, чем сухой. Это учитывается тем, что из таблицы в качестве значения выбирается наибольшее.

g_i— Подобно плотности потока тепловой энергии плотность диффузионного потока водяного пара выражает массу влаги в форме водяного пара или в жидкой форме, которая проходит через каждый квадратный метр поверхности ограждающей конструкции в 1 час из помещения в течение периода увлажнения в точку этой конструкции до плоскости конденсации.

Направление диффузии

g_i= (р_i -p_sw) / Z_i (кг/м² час)

g_e — В течение периода водонакопления только очень небольшая часть влаги в конструкции может быть перемещена от плоскости конденсации наружу, т.к. температура наружного воздуха низкая и, следовательно, воздух может воспринимать ограниченное количество влаги. Поэтому относительная влажность воздуха зимой высока, а накопительная способность для влаги очень низкая. Транспортировка влаги во внутрь возможна только в очень малых количествах, т.к. от туда снова и снова поступает поток влаги, а тепловой поток всегда течет от теплой стороны к холодной.

g_e = (p_sw — р_е) / Z_e (кг/м² . час)

m_wt — Масса воды, скапливающаяся в конструкции в течение периода увлажнения (зимние месяцы) рассчитывается по формуле:

m_wt= t_T (g_i — g_e)

здесь: Т — период времени
t_T = 1440 часов (60 дней)
g_e вычитается потому, что эта составляющая уже может диффундировать в наружный воздух.

Период испарения (высыхания)

Этот период длится, примерно, с середины июня до середины сентября.
Во время периода испарения, т.е. в летние месяцы, влажность, которая скопилась в конструкции за зимние месяцы, должна снова выйти наружу, чтобы не было повреждений в стройматериалах.

p_s — Так как согласно DIN 4108 летом как внутри помещения, так и снаружи следует принимать в расчет одинаковую среднюю температуру, то по таблице 2.3 в конструкции имеет место одинаковое давление насыщения p_s во всех плоскостях сечения. Относительные влажности воздуха по DIN 4108 также принимаются одинаковыми изнутри и снаружи, так, что фактическое давление водяного пара на поверхностях ограждающих конструкций одинаково.

p_{i =}p_{e •} φ_i p_e = p_s• φ_e

p_i= 1403 • 70/100 p_e= 1403 • 70/100

p_i= 982 Па p_e= 982 Па

Пример HTML-страницы

Испарение происходит летом от плоскости конденсации как в направлении наружу, так и в направлении помещения.
Испарение вовнутрь всегда больше чем испарение наружу, так как:

строительные материалы в области конденсации не были насыщены влагой и поэтому величина μ — меньше;
эквивалентная толщина воздушного слоя S_d в сторону помещения меньше чем наружу, т.е. эквивалентный путь в сторону помещения короче, чем в сторону наружного воздуха.

Для того, чтобы не образовались неисправимые повреждения конструкции, надо, чтобы накопившаяся за зимние месяцы вода в летние месяцы снова полностью высыхала. Было бы лучше, если бы g_i + g_e испарительного периода была бы больше g в период водонакопления.

m_wv — Испаряющаяся масса воды в период высыхания рассчитывается по формуле:

m_wv= t_v (g_i + g_e) (кг/м²)

здесь: V — испарение = 2160 часов (90 дней)

g_i. и g_e складываются потому, что испарение от плоскости конденсации идет в обе стороны.