СтройКА

Влияние водяного пара и температуры воздуха на эффективность теплоизоляции

Внутри дома, где большую часть года поддерживается температура воздуха выше, чем на улице, абсолютная насыщенность воздуха водяными парами всегда больше его атмосферной насыщенности. Люди выделяют пар дыханием и кожей, кроме того, влажность увеличивается за счет комнатных растений, приготовления пищи, стирки белья, купания и прочих причин. Поэтому пар практически всегда перетекает из помещения наружу и только в летние месяцы он может следовать в обратном направлении, когда воздух в комнатах прогревается меньше, чем воздух на улице. Дело в том, что определенный объем воздуха способен удерживать в себе некоторое количество пара. Так, например, один кубометр воздуха, нагретого до 20°С, может содержать в себе 17,3 грамма водяных паров, что соответствует 100% относительной влажности. Большее количество пара этот объем воздуха при данной температуре не вмещает. Когда воздух полностью насыщается водяным паром, то при малейшем снижении температуры вода превращается обратно в жидкость. В природе это такое хорошо нам знакомое явление, как туман. При увеличении температуры воздуха и неизменном барометрическом давлении его плотность уменьшается и он способен принять еще некоторое количество пара, а при снижении температуры, наоборот, плотность воздуха увеличивается и он вытесняет «лишний» пар. Становится понятным, что в воздухе, например, нагретом до 20°С, в абсолютном значении содержится больше пара, чем в воздухе, остывшем на улице, предположим, до -10°С. В теплом воздухе такой температуры его может содержаться 17,3, а в холодном только 2,3 грамма при одинаковой 100% относительной влажности. Если мы сейчас на секундочку забудем, что этот пар находится в воздухе, то становится совершенно очевидным, что давление водяных паров внутри теплого помещения значительно превышает давление пара на улице. Его в кубометре теплого воздуха находится физически больше, чем в кубометре холодного. И что будет происходить? Как в сообщающихся сосудах пар будет перетекать из того места, где его много, в то место, где его мало, а воздух, находящийся под одинаковым барометральным (атмосферным) давлением и из-за разности температур незначительно различающийся по плотности, будет очень медленно просачиваться в помещение. Получается, что водяной пар перемещается в газовой среде воздуха. Перемещение пара называется диффундированием. Водяной пар диффундирует всегда в ту сторону, где ниже температура воздуха, то есть через стены, перекрытия и крышу на улицу и в холодные подвалы, а более холодный и плотный уличный воздух перемещается в обратную сторону и перемешивается с более теплым внутренним воздухом помещения, выдавливая «избыток» в атмосферу через вытяжку. По ряду причин доля инфильтрации воздуха через ограждающие конструкции значительно ниже доли диффундирования пара, а разность парциальных давлений водяного пара может достигать в обычных условиях значений более 1,3 кПа. В основном, через ограждающие конструкции диффундирует пар, а не воздух. Воздушная газовая среда, которой «за бортом» — целый океан, находит себе более легкие пути проникновения в помещение: через щели и неплотности дверей, окон и т. д. В жилых мансардных помещениях и в неотапливаемых чердаках, в силу физических законов, температура воздуха под потолком помещения выше, чем температура воздуха возле пола на 2–4°С. Поэтому более теплый воздух под потолком способен удерживать в себе большее количество воды, чем воздух над полами. Из-за этого диффундирование водяных паров происходит неравномерно: большая часть проходит через верхние ограждающие конструкции (крышу и верхнюю часть стен), меньшая — через подвальное перекрытие и нижнюю часть стен. Воздух до предела насыщенный паром при понижении температуры «выдавливает» из себя пар и тот превращается в воду, это называется выпадением росы. Однако в помещении стопроцентное насыщение воздуха паром бывает редко, часто его относительная влажность бывает гораздо ниже. Например, в помещении при температуре воздуха 20°С и 50% влажности содержится всего 8,7 гр/м? водяного пара. Что будет происходить, если температура воздуха будет понижаться? Абсолютное значение содержащегося в воздухе пара останется прежним, его как было 8,7 грамма, столько же и осталось, но при понижении температуры, а следовательно, увеличении плотности воздуха, растет величина относительной влажности. При достижении температуры воздуха примерно 9°С относительная влажность вырастет до 100% и выпадет роса. Тот же эффект будет, если в комнату внести холодный предмет, имеющий температуру ниже 9°С, он покроется росой. А если этим предметом окажется ограждающая конструкция дома (крыша, стена, перекрытие)? Роса выпадет на их поверхности или внутри них, то есть в помещении с нормальной температурой воздуха 20°С и 50% влажности, но с холодными ограждающими конструкциями (с температурой 9°С) будет конденсироваться влага. Температура, при которой выпадает роса, называется температурой точки росы. Эта температура — величина не постоянная и зависит от начальной температуры и влажности воздуха. Например, воздух, нагретый под крышей солнечным днем, остынет ночью и при неизменных абсолютной влажности и барометральном (атмосферном) давлении, но при снижении температуры, изменит свою относительную влажность и роса сконденсируется на внутренней поверхности кровли. Произойдет неожиданная вещь, на потолке вы вдруг обнаружите сырые пятна от протечки, хотя кровля абсолютно герметична и дождя не было.