Paropropustnost, difúze a kondenzace vodní páry, I.část

28. 5. 2013

Ve stavebních konstrukcích dochází k paropropustnosti neboli difúzi vodní páry pouze za předpokladu, že konstrukce odděluje dvě prostředí s různými tlaky vodní páry. Díky tomu ve stavebních materiálech a jejich makrokapilárech dochází k pohybu vlhkosti podle zákonů difúze, a to od místa s větším tlakem k místu s nižším tlakem vodní páry. Mezi vedením tepla a difúzí vodní páry existuje podobnost. V praxi to znamená, že řada vztahů vedení tepla má v oblasti difúze vodní páry analogické výrazy, pojmy jako například ustálený a neustálený stav, jedno či vícerozměrné vedení tepla nebo vlhkosti.

Hustotu ustáleného difuzního toku vodní páry lze vyjádřit vztahem:

gv=-δp grad pv

kde je

gv hustota difúzního toku vodní páry
δp součinitel difúze vodní páry
pv skutečný částečný tlak vodní páry

Základní veličiny
Jednou ze základních veličin je součinitel difúze vodní páry (difúzní vodivosti) δp a charakterizuje difúzní schopnost materiálu. Je konstantou úměrnosti mezi hustotou difúzního toku a směru růstu částečného tlaku vodní páry. Součinitel difúze vodní páry lze také považovat za tradiční způsob vyjádření difúzních vlastností materiálu, který se v odborné literatuře používal několik desetiletí. Dnes se více používá faktor difúzního odporu µ. µ [mý] je bezrozměrná veličina, která udává kolikrát je příslušný materiál méně propustný pro vodní páru než vzduch.
Pro vzájemný přepočet těchto jednotek pltí vztah

µ = 1 / (δp.N)

kde je
N teplotně difúzní funkce. Pro běžné výpočty se užívá konstantní hodnoty N=5,315 10(9) s-1

Ekvivalentní difúzní tloušťka vrstvy sd je další základní veličinou, která vypovídá o volném prolínání molekul (difúzních vlastnostech) materiálu. Parametr sd udává, jaká by měla být tloušťka vzduchové vrstvy, aby měla stejný difúzní odpor jako vrstva zjišťovaného materiálu. Ekvivalentní difúzní tloušťka se nejvíce používá pro rychlé porovnání difúzních kvalit nátěrových a fóliových materiálů.
Ekvivalentní difúzní tloušťku materiálu lze určit ze vztahu

sd = µ . d

Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry
Jestliže v konstrukcích dochází ke kondenzaci vodní páry je dalším krokem výpočet roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry. Pro výpočet zkondenzovaného množství vodní páry a následnou rozvahu kondenzace a vypařování lze použít dvě možnosti, a to:

podle ČSN 73 0540
podle ČSN EN ISO 13 788 [6]

Obě metodiky jsou rovnocenné a získané výsledky jsou zcela akceptovatelné podle platné české technické normy. Za jedinný rozdíl lze považovat, že výpočet podle metodiky ČSN 73 0540 je považován za klasický, za to podle postupu ČSN EN ISO 13 788 jako moderní výpočtová metoda, která vyžaduje velmi podrobné vstupní klimatické údaje. Výsledek z této normy je ovšem daleko přesnější a tudíž i reálnější. Doporučuje se prioritně požívat výpočet podle ISO, pokud jsou dostupné všechny vstupní klimatické údaje.

Výsledkem průběhu kondenzace a vypařování vodní páry v konstrukci je zda veškerá vlhkost, která byla zkondenzovaná během ročního cyklu je schopna se v průběhu dalšího (stejného) cyklu beze zbytku odpařit. Vyčísluje se roční zkondenzované množství vodní páry a množství páry, která se vypaří za rok. Výsledná hodnota roční bilance může být buďto kladná (aktivní), což znamená, že veškerá vlhkost zkondenzovaná během ročního cyklu se během téhož cyklu zcela odpaří nebo roční bilance záporná (pasivní), kdy zkondenzovaná vlhkost se v průběhu ročního cyklu není schopna odpařit v plném rozsahu, dochází k jejímu dlouhodobému shromažďování uvnitř konstrukce.

Druhý díl Paropropustnost, difúze a kondenzace vodní páry - normové požadavky najdete ZDE
Třetí díl Paropropustnost, difúze a kondenzace vodní páry - nejnižší vnitřní povrchová teplota najdete ZDE