Állagvédelmi ellenőrzés

Átírás

1 Illusztráció Dalton törvényéhez a doboz jobb és baloldalán az össznyomások azonosak, de a résznyomások különbözőek, ezért a piros gáz az áteresztő válaszfalon át balról jobbra, a kék jobbról balra áramlik, amíg a résznyomások ki nem egyenlítődnek. A kék megfelel a vízgőznek, a piros a száraz levegőnek. A két térfél az épületet jelképező doboz és a külvilág. Az épületben a vízgőz résznyomása általában és télen mindig magasabb, mint a külső térben, ezért a határoló szerkezeteken át belülről kifelé megindul a vízgőzáram. a kiegyenlítődés nem következik be, mert az épület rendeltetésszerű használata során folyamatos a vízgőz fejlődés. Állagvédelmi ellenőrzés Az utólagos hőszigetelés az eredeti rétegrend módosításával, kiegészítésével jár ez általában a szerkezetet állagvédelmi szempontból is javítja, de az utólagos hőszigetelés nem minden esetben mentes az állagvédelmi kockázatoktól, ezért az állagvédelmi ellenőrzést a biztonság érdekében minden esetben célszerű elvégezni. Az ellenőrzés során a következők Ha a két térfélben az össznyomások azonosak is, de a parciális nyomások különbözőek, ez utóbbi miatt megindul a keverék összetevőinek árama (Dalton törvénye) Transzport folyamat, amelyben csak a vezetést vizsgáljuk, az átadási ellenállások oly kicsinyek, hogy gyakorlatilag elhanyagolhatóak. Az áramot előidéző potenciálkülönbség a vízgőz parciális nyomásainak különbsége az épület és a környezet között. Ha a két térfélben az össznyomások azonosak is, de a parciális nyomások különbözőek, ez utóbbi miatt megindul a keverék összetevőinek árama (Dalton törvénye) Télen a helyiség levegőjében a vízgőz résznyomása nagyobb, mint a külső levegőben. A határolószerkezeteken át vízgőz áram jön létre (diffúzió). A kiegyenlítődés nem következik be, mert a helyiségben vízgőz források (ember, háztartás, technológia) folyamatos utánpótlást termelnek.

2 A diffúziós áram egy anyagban a diffúziós vagy páravezetési tényezőtől függ. Értelmezése a hővezetési tényezőéhez hasonló: az egységnyi élhosszúságú kocka két szemközti lapja között a parciális nyomáskülönbség egységnyi. A diffúziós tényező azt fejezi ki, hogy egységnyi idő alatt mennyi vízgőz halad át a két lap között. Mértékegysége kg/mspa Szokásos jele: δ Igen kis mennyiségekről lévén szó, megadása gyakorta x 1O -y formában történik. Igen kis mennyiségekről lévén szó, megadása gyakorta x 1O -y formában történik. Párhuzamos síkokkal határolt szerkezetek esetén egy réteg diffúziós ellenállása egyenesen arányos a vastagsággal és fordítottan a diffúziós tényezővel: R δ = d / δ Többrétegű szerkezet eredő ellenállása az egyes rétegek ellenállásainak összege. Az átadási ellenállások elhanyagolhatóan kicsinyek, ezért a felületeken gyakorlatilag ugyanakkora a parciális vízgőznyomás, mint a felülettel érintkező levegőben. Időben állandósult és lecsapódásmentes páradiffúzió esetén a homlokfelülettel párhuzamos bármely síkon és bármely rétegen át ugyanaz a vizgőzáram halad át. Ha egy réteg diffúziós ellenállása nagyobb, akkor az áram áthajtásához nagyobb nyomáskülönbségre van szükség. Az átadási ellenállások elhanyagolhatóan kicsinyek, ezért a felületeken gyakorlatilag ugyanakkora a parciális vízgőznyomás, mint a felülettel érintkező levegőben. A levegő és a felület közötti páraátadási ellenállás elhanyagolhatóan kicsi, a felületen a vízgőz résznyomása gyakorlatilag ugyanannyi, mint a vele érintkező levegőben. Ha nincs a szerkezetben lecsapódás, akkor (állandósult állapotban) a nyomáseloszlás egy homogén anyagú rétegben egyenes mentén változik, ennek meredeksége arányos a vízgőzárammal. A belső és a külső oldalon a parciális vízgőznyomások tervezési értéke adott - az elhanyagolható felületi ellenállások miatt a felületeken is ugyanezek az értékek uralkodnak. Többrétegű szerkezetekben az egyes rétegekre jutó p j nyomáskülönbség úgy aránylik a teljes (p i - p e ) nyomáskülönbséghez, ahogyan a réteg diffúziós ellenállása aránylik a teljes szerkezet összes ellenállásához: R δj / R δö = p j / (p i - p e ) Ennek alapján a réteghatárokon a parciális nyomás értéke számítható: a teljes nyomáskülönbséget olyan arányban osztjuk el az egyes rétegek között, ahogyan a rétegek diffúziós ellenállása aránylik a szerkezet összes diffúziós ellenállásához. A parciális nyomáseloszlás vonala egy homogén rétegen belül egyenes. Egy homogén rétegben a nyomásesés lineáris, a vonal meredeksége arányos a vízgőzárammal:

3 Többrétegű szerkezetben az egyes rétegekre jutó nyomásesés arányos a réteg páravezetési ellenállásával A vízgőz a szerkezeten át kifelé mozogva egyre hidegebb és hidegebb rétegekbe jut, ahol a lehetséges parciális nyomás (a telítési nyomás) értéke a hőmérséklet függvényében egyre kisebb és kisebb. A diffúziós ellenállás okán a vízgőz résznyomása belülről kifelé haladva egyre kisebb és kisebb lesz. A vizsgálat célja annak megállapítása, hogy a diffúziós ellenállások alapján számított parciális vízgőznyomás hogyan viszonyul a hőmérséklet függvényében meghatározott telítési nyomáshoz. A kérdés: a számított érték nem haladja-e meg a telítési értéket? Mert ha igen, akkor ez a lecsapódás veszélyét jelzi. A lecsapódó nedvesség korróziót, korhadást, kifagyást okoz, rontja a hőszigetelőképességet, ezzel öngerjesztő folyamat indul meg, a szerkezet egyre nedvesebb lesz, rosszabbul szigetel, hőmérséklete még alacsonyabb lesz, még több nedvesség csapódik ki... A fal keresztmetszetébe berajzoljuk a hőmérsékleteloszlás vonalát, ennek függvényében a telítési görbéről (p s -t diagramból) pontról pontra (!) a telítési nyomás értékét: jó esetben a számított nyomás értékre mindenhol ez alatt marad, lecsapódás nem várható. Előfordulhat, hogy a számított és a telítési nyomás vonalai egymást átmetszik - de a nyomás sehol sem haladhatja meg a telítési értéket! Többrétegű szerkezetre az eljárás hasonló. A telítési nyomás vonala jellegében követi a hőmérsékleteloszlás vonalát. A külső oldalon hőszigetelt szerkezetekben a nyomáseloszlás kedvező: a teherhordó réteg hővezetési ellenállása kicsi magas hőmérséklet és telítési nyomás, a diffúziós ellenállás nagy, a nyomás rohamosan csökken. A hőszigetelő rétegek többségének a diffúziós ellenállása kicsi. A nagy hővezetési ellenállás miatt a hőmérséklet rohamosan csökken, de itt már a vízgőznyomás is alacsony. A folytonos külső hőszigetelés a jó megoldás, de nem mindig alkalmazható meglévő épületek felújításakor.

4 A belső oldalon hőszigetelt szerkezetekben a nyomáseloszlás kedvezőtlen: a hőszigetelő rétegek többségének a diffúziós ellenállása kicsi, a nyomás magas, a nagy hővezetési ellenállás miatt a hőmérséklet és ezzel a telítési nyomás is rohamosan csökken. A teherhordó réteg diffúziós ellenállása nagy (torlasztó hatás). Párafékező réteg beépítésével meglévő épületek utólagos hőszigetelésére alkalmazható - igen gondos méretezést és kivitelezést igényel! A bemutatott eljárás kényelmetlen részfeladata az, hogy a geometriai léptékben ábrázolt keresztmetszetbe esetről esetre be kell rajzolni a telítési nyomás eloszlását a hőmérsékleteloszlás függvényében, lehetőleg sok pont alapján, hogy a görbét elfogadható pontossággal tudjuk megrajzolni. Ez a részfeladat mellőzhető, ha a szerkesztést a t -p s diagramban végezzük, amelyben a telítési görbe eleve adott. Kiszámítva a felületek és a réteghatárok hőmérsékletét, a megfelelő hőmérsékleteknél jelölni tudjuk a t tengelyen, hogy "hol van" (mekkora hőmérséklethez tartozik) egy-egy felület, illetve réteghatár. Kiszámítva a réteghatárokon kialakuló vízgőz résznyomásokat, a számított nyomáseloszlás vonala is megrajzolható. Így megkapjuk a szerkezetben kialakuló vízgőznyomás eloszlását A geometriai léptékről a hőmérsékletléptékre való áttérés egy geometriai transzformációként is elképzelhető.

5 Az építő- és felületképző anyagok többségében nagyszámú elemi, kapilláris üreg van, ezekben játszódik le a kapilláris kondenzáció Forrás: Fraunhofer IBP A szorpciós izoterma jellemző alakja. A vízszintes tengelyen a levegő relatív nedvességtartalma, a függőlegesen az anyag (tömeg vagy térfogat százalékban kifejezett) egyensúlyi nedvességtartalma. A levegővel érintkező építőanyagokban kialakul egy egyensúlyi nedvességtartalom. Az anyag (tömeg- vagy térfogatszázalékban mért) nedvességtartalma (ω) a levegő relatív nedvességtartalmának (RH) függvénye, a kapcsolatot a szorpciós izoterma fejezi ki.

6 A telítési diagramba a relatív nedvességtartalom vonalai is berajzolhatók, a függélyes tengelyen a vízgőz résznyomások mellett az abszolút nedvességtartalom is feltüntethető, az ábrán ezek és a harmatponti hőmérséklet közti összefüggések láthatók. Forrás: Walther, Wilfried

7

8 #. A telítési diagramban a felületek és a réteghatárok síkjait hőmérsékleteik alapján azonosítjuk. A szaggatott vonalak a légállapotokat jelölik. A nagy hővezetési ellenállású (hőszigetelő) rétegek határoló síkjai között nagy a hőmérsékletkülönbség az ábrán a rétegek jobbról balra: felületképző, teherhordó, hőszigetelő, felületképző #. A telítési diagramban a felületek és a réteghatárok síkjait hőmérsékleteik alapján azonosítjuk. A nagy hővezetési ellenállású (hőszigetelő) rétegek határoló síkjai között nagy a hőmérsékletkülönbség az ábrán a rétegek jobbról balra: felületképző, hőszigetelő, teherhordó, felületképző

9 A telítési diagramban az állapotváltozások is nyomon követhetők. Az ábrán: a külső szellőző levegő a helyiségben felmelegszik és nedvességet vesz fel a magasabb külső hőmérsékletű levegő abszolút nedvességtartalma magasabb, ezért a helyiségben kevesebb nedvességet képes felvenni (azonos belső légállapot esetén) A helyiség levegője a külső szerkezetekkel érintkező határrétegben a külső felület hőmérsékletére hűl le az azonos abszolút nedvességtartalom mellett ez növekvő relatív nedvességtartalmat eredményez. A harmatponti az a hőmérséklet, amely mellett a levegő telítetté válik a további lehűlés a folyékony nedvesség kicsapódásával jár. A lehűlés során a határrétegben a levegő relatív nedvességtartalma eléri a 75%-ot ekkor már a határolószerkezet elemi üregeiben megkezdődik a kapilláris kondenzáció.

10 A telítési diagram a vízszintes tengelye a hőmérséklet, a függélyesen a vízgőz résznyomása, a görbe a telítési nyomást ábrázolja. Ha a külső felületképző réteg páravezetési ellenállása nagy, a külső oldali hőszigetelő rétegben is kialakulhat átmetsződés A kondenzációs zóna kijelölése Az érintőhúzás kezdőpontjának meghatározásához kinagyított részlet

11 A keresztmetszetbe a hőmérsékleteloszlás függvényében berajzolható az adott hőmérséklethez tartozó telítési vízgőzrésznyomás. Ezt vetjük össze a számított nyomáseloszlás vonalával. A tényleges vízgőz résznyomás nem haladhatja meg a telítési nyomás értékét. Ha az átmetsződés nem a szélső rétegben alakul ki, akkor az érintőhúzáshoz a kezdőpontot úgy találjuk meg, hogy feltételezzük, a szélső réteg ugyanolyan anyagból van, mint a második, ebben a számított nyomás vonalának a meredeksége is ugyanolyan (kék vonal). Ennek a belső oldali vízgőz résznyomással való metszéspontjából indítjuk az érintőt (zöld vonal), amelynek a második rétegbe eső szakasza a módosított nyomáseloszlás vonala. Az 1. és 2. rétegek határán ez kijelöl egy résznyomásértéket, a belső levegőben a résznyomás értéke adott. A lecsapódási zóna az érintési pontok között van, a sárga nyíl azt mutatja, a második réteg anyagából milyen vastagságú réteg páravezetési ellenállása lenne azonos a tényleges első réteg páravezetési ellenállásával. A vizgőz résznyomás értékének meghatározása a relatív nedvességtartalom alapján: az adott hőmérséklethez tartozó telítési nyomásnak a relatív nedvességtartalommal arányos részét jelöljük meg.

12 A vízgőzrésznyomás jellemző alakja külső oldali hőszigetelés esetén. A probléma szerelt homlokzatburkolattal és kiszellőztetett légréteggel megoldható ha a légréteg kiszellőzése jó, akkor a szerelt homlokzatburkolat mindkét oldala gyakorlatilag ugyanolyan állapotú levegővel érintkezik. A nyomáseloszlás jellemző vonala belső oldali hőszigetelés esetén. Ha a hőszigetelő rétegen a hőmérsékletesés nem túl nagy, akkor az átmetsződés elkerülhető, de persze a hőszigetelő hatás sem túl nagy

13 A nyomáseloszlás jellemző vonala belső oldali hőszigetelés esetén. Ha a hőszigetelés hatékony, akkor a hőszigetelő rétegen a hőmérsékletesés nagy, az átmetsződés elkerülhetetlen. A probléma párafékező réteg beépítésével oldható meg