Диффузия пара

На диффузию пара сильное воздействие оказывает температура, особенно ее разница между той, которая в помещении, и той, что снаружи. При холодной температуре воздух снаружи помещения будет охлаждаться до низких отметок термометра, при этом внутри помещения появится высокая влажность за счет конденсации водяного пара на внутренних сторонах стен. Долговременное воздействие такого конденсата может спровоцировать повреждение стен за счет их полной пропитки влагой.

Образование конденсата и стратегии по минимизации диффузии пара

Пример минимизации диффузии пара хорошо демонстрируется в строительстве с помощью материалов теплоизоляционного и пароизоляционного типа. Многие стройматериалы могут изначально впитывать влагу, а впоследствии ее выделять, что делает их очень уязвимыми для чрезмерной влажности.

Следствием перепадов давления водяных паров становится просачивание их наружу сквозь толстые стены помещения. Таким образом, мы наблюдаем конденсацию водяного пара. С целью минимизации диффузии пара появились следующие стратегии:

Нанесение пароизоляции из замедляющих диффузию строительных материалов на внутреннюю поверхность здания, а также - теплоизолирующего слоя из не препятствующего диффузии материала на внешнюю (наружную) поверхность. Утепление внешней стены снаружи при повышении температуры внутри стены. Здесь важную роль играет защита парозащитной прокладкой.

Благодаря свойствам материала, выполняющим функцию внешней теплоизоляции, помещение будет поддерживаться в сухом и теплом виде. Зачастую масштабы переноса влажности посредством диффузии переоцениваются, не учитывая при этом вероятность влагообмена через конвекцию (за счет переноса с воздухом). В условиях присутствия в конструктивном элементе полостей пустоты, влагообмен может осуществляться и через них. Влага в таком случае будет переноситься гораздо с большей скоростью и в более больших количествах.

Диффузия пара через ограждающие конструкции

Процесс диффузии пара демонстрирует свои особенности через ограждающие конструкции. Так в холодное время года наружная часть ограждающих конструкций отапливаемого помещения служит «разделителем» двух воздушных сред с равным барометрическим давлением, но с различными температурами и плотностью водяного пара.

Даже в условиях высокой относительной влажности будет фиксироваться в составе холодного наружного воздуха меньший объем водяного пара, в сравнении с теплым внутренним. Иными словами, внутри помещения парциальное давление водяного пара окажется гораздо выше наружного. Под воздействием разности парциальных давлений возникнет поток водяного пара, ориентированный в направлении от внутренней к наружной. Данный процесс характеризуется диффузией водяного пара.

Данный коэффициент численно равен определенному количеству влаги (в мг), диффундирующему через слой материала толщиной 1 м площадью в один квадратный метр за единицу времени. Разность парциальных давлений на поверхности слоя при этом составит один паскаль.

В случае высокой влажности для внутреннего воздуха, диффундирующий водяной пар будет конденсироваться внутри ограждающих конструкций. Плоскость возможной конденсации расположена на расстоянии, равнозначном 2/3 толщины однородной конструкции.

Уравнение диффузии пара через ограждающую конструкцию

В качестве главного механизма диффузии пара через ограждающую конструкцию выступает изменение влажности через ограждение. Уровень влажности при этом будет подчиняться законам, аналогичным для процессов передачи тепла через ограждающие конструкции.

Объем пара, проходящего через ограждение, будет прямо пропорционален площади материала $F$, а также - разности парциальных давлений пара по обеим сторонам ограждения $\delta P_п$, и при этом - обратно пропорциональным толщине ограждения $\delta X$.

$\delta P_п = P_{п1} - P_{п2} = e_1 – e_2$

Коэффициент паропропускания выражен в способности материала к пропусканию пара и газа. При его низком значении уменьшится вероятность обеспечения хорошей вентиляции и воздухообмена касательно внутреннего пространства внутри зданий.

Лучшим природным материалом будет выступать дерево, позволяющее ограждающей конструкции «дышать». Упругость водяного пара характеризует его парциальное давление:

$E = \frac{e}{f}$. где:

• $f$ - относительная влажность;
• $e$ – упругость водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе;
• $E$ - упругость водяного пара в насыщенном влажном воздухе.