Dyfuzja pary wodnej

Dyfuzja pary wodnej jest procesem wyrównywania się stężenia cząsteczek (molekuł) pary wodnej, przy czym cząsteczki przypadkowymi ruchami poruszają się z przestrzeni o koncentracji wyższej do przestrzeni o koncentracji niższej. Różnica koncentracji, lub inaczej ciśnień parcjalnych, powoduje ruch cząsteczek pary wodnej.

Poradnik - Dyfuzja pary wodnej

 

Poradnik - Dyfuzja pary wodnej

Na rysunku pokazano cztery przykłady kierunku dyfuzji pary wodnej.
A. W lecie przy wysokiej temperaturze zewnętrznej i nawet stosunkowo niskiej wilgotności względnej dyfuzja pary wodnej może następować przez przegrodę (ścianę, dach) z zewnątrz do pomieszczenia. Wobec niskiej różnicy ciśnień parcjalnych nie jest to dyfuzja intensywna, ale jednak przebiega w kierunku pomieszczenia.
B. Klasyczny przypadek intensywnej dyfuzji pary wodnej w warunkach zimowych. Przy okazji należy nadmienić, że para wodna znajduje się również w objętości przegrody.
C. W warunkach pogodowych wiosennych lub szczególnie jesiennych, przy dużej wilgotności względnej powietrza na zewnątrz i niskiej w pomieszczeniu, również może następować dyfuzja z zewnątrz w kierunku pomieszczenia.
D. Przy równych temperaturach dyfuzja przebiegać będzie w kierunku od wilgotności względnej wyższej do niższej, czyli w tym przypadku z pomieszczenia na zewnątrz.
W każdym z przedstawionych wyżej przypadków dyfuzja następuje w kierunku od ciśnienia parcjalnego pary wodnej wyższego do niższego. Intensywność dyfuzji pary wodnej zależy od różnicy ciśnień parcjalnych oraz właściwości przegrody, przy czym przegrodą może być warstwa dowolnego materiału, w tym również powietrza.
Ciśnienie parcjalne pary wodnej w powietrzu można wyznaczyć z zależności:
P [Pa] = ? [%] * Pn [Pa]

gdzie: P [Pa] ciśnienie parcjalne (pascal)
Pn [Pa] ciśnienie parcjalne w stanie nasycenia (pascal)
? [%] wilgotność względna (procent)

Ciśnienie nasycenia pary wodnej przy określonej temperaturze odczytać można z odpowiednich wykresów lub tabel, np. w/g poniższej uproszczonej tabeli.
Ciśnienie parcjalne pary wodnej w stanie nasycenia ?Pa? przy temperaturach od -20 do +30 ?°C? Temperatura ?°C? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 4244 20 2340 2487 2645 2810 2985 3169 3362 3566 3781 4006 10 1228 1312 1403 1498 1599 1706 1818 1937 2065 2197 0 611 657 705 759 813 872 935 1002 1073 1148 Temperatura ?°C? 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 0 611 562 517 476 437 401 368 337 310 284 -10 260 237 217 198 181 165 150 137 125 114 -20 103

Opór dyfuzyjny
W rozważaniach związanych z dyfuzją pary wodnej przez przegrody używa się charakterystycznej dla każdego materiału wartości stałej ? zwanej względnym oporem dyfuzyjnym.
Stała ta określa wielokrotność oporu dyfuzyjnego materiału w stosunku do oporu dyfuzyjnego warstwy powietrza o tej samej grubości i w tej samej temperaturze.
Np. ? = 30 dla styropianu oznacza, że cząsteczki pary wodnej poruszają się przez warstwę styropianu trzydzieści razy dłużej niż przez tej samej grubości warstwę powietrza. Dla ułatwienia obliczeń technicznych wprowadza się warstwę równoważną sd powietrza odpowiadającą warstwie s materiału skutkującego tym samym oporem dyfuzyjnym.
sd [m] = ? * s [m]

Zastąpienie każdego materiału równoważną warstwą powietrza pozwala na uproszczenie rozważań, czy też wykonanie stosownych wykresów w przypadku przegród wielowarstwowych – każda warstwa przegrody zastąpiona zostaje równoważną warstwą powietrza.
Przykłady: Materiał przegrody Grubość s ?m? Współczynnik oporu dyfuzyjnego ? Warstwa równoważna powietrza sd ?m? Cegła 24 ?cm? = 0,24 ?m? 15 3,6 ?m? Styropian M30 10 ?cm? = 0,1 ?m? 30 3,0 ?m? Folia z PCV 0,5 ?mm? = 0,0005 ?m? 50000 25,0 ?m?
Porównanie tylko tych trzech podstawowych materiałów budowlanych pokazuje, że:
? para wodna dobrze przenika przez cegłę i styropian,
? opór dyfuzyjny ściany z cegły o grubości 24 (cm) jest nieco wyższy od oporu dyfuzyjnego warstwy izolacyjnej styropianu o grubości 10 (cm),
? folia z PCV stanowi dobrą zaporę przeciwparową, aczkolwiek para wodna przez ten materiał również dyfunduje.
Materiałami o najwyższych współczynnikach oporu dyfuzyjnego są metale, stąd np. folia aluminiowa stanowi aktualnie najlepszy materiał na wykonanie zapory przeciwparowej.

Copyright by Bogdan Jaszczuk (MACO DACH) 1998

WARSTWY ? DACHY i ŚCIANY numerr 4?98

Udostępnij ten wpis

Post Comment