Расчеты по защите дома от влаги

Влажность или влага означает присутствие воды в материале или на его поверхности. В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Содержание влаги (водяных паров) в воздухе выражено следующими физическими величинами:

1) Абсолютная влажность а указывает содержание массы m водяных паров в одном кубическом метре объема влажного воздуха.

2) Парциальное давление водяного пара р часто называемое упругостью водяных паров. Физический смысл парциального давления можно представить себе следующим образом:

Если взять определенный объем влажного воздуха и из этого объема удалить все молекулы воздуха (чтобы в рассматриваемом объеме остались только молекулы водяного пара), то давление оставшегося водяного пара и будет представлять собой парциальное давление водяного пара. Другими словами, парциальное давление водяного пара в воздухе - это давление, которое имел бы водяной пар, если бы он один занимал весь объем.

В системе СИ парциальное давление может выражаться в Паскалях [Па - 1 Н/м²] или в барах [1 бар – 105 Па]

Так же для выражения парциального давления используются следующие величины:

• Атмосфера (1 Атм. - 0.9869 бар - 98 690 Па).
• Миллиметр ртутного столба (1 мм. рт. ст. - 133.322 Па).

Зная парциальное давление водяного пара, можно по уравнению состояния найти количество водяного пара, находящегося в единице объеме газа, а затем вычислить абсолютную влажность а.

3) Температура точки росы t - это температура в градусах Цельсия, которую примет влажный воздух, если его изобарически (при неизменном давлении) охладить до полного насыщения. Если воздух охладить ниже точки росы, то избыток водяного пара может конденсироваться в виде капель тумана или в виде капель росы на поверхностях стен и стенках пор материала.

4) Относительная влажность воздуха ф = а/а_max, показывает отношение фактической, абсолютной влажности а (фактической массы водяных пэров, содержащихся в 1 м³ воздуха) к максимально возможной абсолютной влажности а_max воздуха (максимально возможной массе водяных паров в 1 м³) при той же температуре.

Относительная влажность воздуха может быть выражена не только через абсолютные влажности а и а_max. но и через парциальные давления

ф = а / а_max = p / p_max, где р - фактическое (текущее парциальное давление водяных паров, в воздухе. Па; р_max - максимально возможное давление насыщенных водяных паров (при насыщении ими воздуха) при данной температуре. Па)

На практике относительную влажность р принято выражать в процентах:

ф = (a / a_max ) _* 100% = (р / р_max) _* 100%

Содержание паров воды в воздухе существенно зависит от температуры Т и давления Р Так как влажность атмосферного воздуха измеряется при постоянном давлении, достаточно учитывать только изменение температуры. Следует помнить, что величина абсолютной влажности а [г/м³], при постоянном давлении газа Р = const и при постоянной относительной влажности ф = const, является функцией от температуры а = а(Т). С другой стороны, при одной и той же абсолютной влажности газа а = const и при постоянном давлении Р = const воздуха его относительная влажность ф = ф(Т) также является функцией температуры Т.

Простыми словами, чем выше температура, тем большее количество пара способен принять воздух. Данная зависимость является экспоненциальной и изображается, как кривая зависимости давления насыщенных паров от температуры.

Для практических целей вполне достаточно знать относительную влажность ф воздуха. Зная величину ф можно с помощью таблиц или графиков сначала определить абсолютную влажность а (при известной температуре Т), а затем вычислить и все остальные величины р и t. используемые для характеристики содержания водяных паров в воздухе.

Например, на следующем графике изображена зависимость давления насыщенного пара от температуры в виде кривых для разных значений относительной влажности.

Красной стрелкой обозначен процесс изобарического охлаждении воздуха с относительной влажностью 60% с температурой 20^оС до полного насыщении пара, тем самым температура точки росы по графику будет иметь значение 9°С. При дальнейшем понижении температуры происходит выпадение конденсата и снижение парциального давления (процесс обозначен синей стрелкой), воздух «высыхает по кривой насыщения».

Влажность материала и особенности его взаимодействия с воздушной средой

Влажность материала это величина численно равная количеству воды, находящейся в порах материала, которая может быть выражена в единицах массы (массовая влажность) или объема (объемная влажность) либо в процентах. Чаще всего содержание влаги в материале характеризуют при помощи массовой влажности, которая представляет собой отношение:

где, m - масса влаги, содержащейся в образце материала; М₁ - масса влажного образца материала. Строительные материалы обладают возможностью впитывать в себя влагу и накапливать ее внутри пор. Возможны три основных варианта взаимодействия влажного материала с окружающей средой. Первый вариант такого взаимодействия имеет место, если парциальное давление р_п водяного пара у поверхности материала больше парциального давления р_в водяного пара в воздухе. В этом случае, когда р_п > р_в. происходит процесс испарения влаги из материала (десорбция). Во втором варианте взаимодействия влажного материала с воздухом, имеющем место при выполнении условия р_п < р_в, происходит увлажнение материала в результате поглощения (сорбции) водяного пара из окружающего воздуха. Третий вариант взаимодействия влажного материала с окружающим воздухом наступает после того, когда р_п и р_в станут равны друг другу. После достижения момента, когда р_п = р_в наступает состояние динамического равновесия.

Влажность материала, соответствующую состоянию динамического равновесия называют равновесной влажностью W_р

Величина равновесной влажности зависит от парциального давления водяного пара в воздухе (окружающей газовой среде) или относительной влажности:

Процесс изменения влажности материала в зависимости oт относительной влажности воздуха представляется в виде изотерм сорбции.

Сбалансированная влажность - это такое содержание воды, которое в определенный момент устанавливается в нормальных условиях использования. Обычно для сбалансированной влажности берется равновесное содержание влаги при относительной влажности 80%, которое обозначайся W_сб, В соответствии с ГОСТ 31259-2007 равновесная влажность газобетона для условий эксплуатации А и Б |см СНиП 23-02-20031 4% и 5% соответственно.

Распространение влаги в материале

Существуют два механизма распространения влаги в материале. В первую очередь это диффузия водяного пара по заполненным воздухом порам, за счет разности концентраций

Молекулы воды свободно двигаются в воздухе. Если имеется разница в концентрации, молекулы воды перемещаются из области высокой концентрации в область меньшей концентрации. Они стремятся к выравниванию концентрации. Это называют диффузией пара в воздухе. Внутри пористых материалов водяной пар также перемещается в рамках процесса диффузии пара в направлении меньшей концентрации. Закономерности остаются теми же самыми. Диффузия в пористых материалах в общем случае осуществляется медленнее, чем в свободном воздушном пространстве, так как система пор ограничивает свободу движений молекул и заставляет их двигаться обходными путями.

При непосредственном контакте материала с водой распространение влаги происходит в жидком виде через капиллярную систему (так называемый капиллярный подсос) и зависит от уже имеющегося уровня влаги. Распространение влаги зависит от параметров окружающей среды, влажности воздуха и от её температуры, а также от свойств материала, характера и величины пористости. Вне пористых материалов жидкая вода следует законам гравитации.

Внутри пористых материалов также действует гравитация, однако к ней до6авляются значительно большие силы, которые могут привести к транспортировке воды в направлении, противоположном действию гравитационных сил. Эта движущая сила - капиллярное напряжение, которое также называют капиллярным давлением. Ее обусловливает поверхностное натяжение воды вместе с малым диаметром пор Капиллярное напряжение зависит от диаметра пор. Поры с малым диаметром обладают гораздо большей всасывающей силой, чем поры с большим диаметром. Итак вода в жидкой форме движется в пористых строительных материалах по капиллярам в сторону уменьшения давления. Проще говоря, часто используют разницу в содержании влаги как движущую силу транспортировки жидкости.