Физические свойства и состав воздуха.H-d диаграмма влажного воздуха

Воздух не имеет вкуса, цвета и запаха, малорастворим в воде. При комнатной температуре в 100 объемах воды растворяются всего около 3 объемов воздуха. А вот определенной температуры плавления и кипения, а также химической формулы у воздуха нет, так как воздух – однородная, хорошо перемешанная смесь различных газов. Кроме азота и кислорода, являющихся основными компонентами воздуха, в его состав в незначительных количествах входят углекислый газ, водяной пар, а также благородные (инертные) газы, главным образом аргон. Соответствующие им простые вещества, в отличие от кислорода и азота, состоят из одноатомных молекул. При комнатной температуре они представляют собой бесцветные газы, малорастворимые в воде.

В воздухе промышленных центров часто присутствуют оксиды азота, угарный газ CO и другие вредные примеси. Они образуются при неполном сгорании автомобильного топлива, а также выбрасываются в атмосферу химическими и металлургическими комбинатами, теплоэлектростанциями. В таких городах воздух всегда содержит много пыли – мелких частичек сажи и других веществ. h—d-диаграмма влажного воздуха — диаграмма, широко используемая в расчетах систем вентиляции, кондиционирования, осушки и других процессов, связанных с изменением состояния влажного воздуха. Описание диаграммы

H–d-диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяных паров. По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии , h кДж/кг сухой части воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси h, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии h = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой — чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений h, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ = const. В нижней части h—d-диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара pп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара pп.
Для определенного атмосферного давления строится h-d-диаграмма.
В учебной и технической литературе обычно приводятся или прилагаются диаграммы, построенные для среднего значения атмосферного давления
p = 745 мм рт. ст. В h-d-диаграмме (см. рис. 7.3):
1) линии постоянных энтальпий h, кДж/(кг × с.в.) проведены под углом 135о к вертикали; 2) tc, – изотермы «сухого» термометра, оС; 3) tм – изотермы «мокрого» термометра, оС; 4) j – линии относительных влажностей, %; 5) pп = f(d) – линия парциальных давлений пара.

6. Зависимость теплотехнических свойств материалов ограждений от влажности.Причины появления влаги в ограждениях. Строительная влага — влага, которая попадает в ограждение при возведении здания или в процессе изготовления сборных железобетонных ограждающих конструкций. Количе­ство влаги зависит т конструкции ограждения и способа произ­водства работ. Неблагоприятна в этом отношении кирпичная кладка. Грунтовая влага — влага, проникающая в ограждение из грун­та вследствие капиллярного всасывания. Для предохранения ограждения в нем устраивают гидроизоляцию.Атмосферная влага — влага, которая может проникать в ог­раждение при косом дожде. Для предохранения стены необхо­димо защищать материалами, слабо впитывающими влагу .Эксплуатационная влага — влага, выделение которой связа­но с эксплуатацией здания.Гигроскопическая влага — это влага, находящаяся в огражде­нии вследствие гигроскопичности его материалов. Гигроско­пичность — свойство материалов поглощать влагу из воздуха, поэтому необходимо сократить применение гигроскопичных материалов в наружных ограждениях.В большинстве случаев конденсация влаги является единственной причиной повыше­ния влажности ограждения. При этом влага может конденсиро­ваться на внутренней поверхности ограждения и в его толще. Ограждающие конструкции выбирают в зависимости от физических свойств материала, конструктивного решения, температурно-влажностного режима воздуха в здании и климатологических характеристик района строительства в соответствии с нормами сопротивления теплопередаче, паро- и воздухопроницанию. В зданиях с мокрым и влажным режимами следует учитывать паропроницание и возможность накопления влаги в толще наружного ограждения, что снижает его сопротивление теплопередаче, приводит к появлению сырости, поражению древесным грибком, деформациям конструкций и повышенной коррозии металла. Применение массивных конструкций наружных ограждений, не соответствующих расчетному температурно-влажностному режиму, ведет к перерасходу строительных материалов и капитальных затрат.. Чтобы получить наиболее экономичное конструктивное решение, теплозащитные качества наружных ограждений определяют расчетом. Теплозащитные качества внутренних стен, перегородок и междуэтажных перекрытий проверяют расчетом при разности температур в разделяемых помещениях более 10° С.
Основные физические свойства строительных материалов характеризуются объемной массой, удельной теплоемкостью и коэффициентами теплопроводности, теплоусвоения, паро- и воздухопроницаемости.
Коэффициент теплопроводности зависит от объемной массы, пористости, влажности и температуры материала. Чем больше его объемная масса и влажность, тем больше теплопроводность. Например, в уплотненном и влажном материале с большей объемной массой теплоизолирующая способность пустот меньше, чем в более рыхлом и сухом материале с меньшей объемной массой.

7. Паропроницание через наружные ограждения зданий.Коэф.паропрониц-сти и сопротивление паропроницанию огражд.конструкций. Перемещение парообразной влаги в материалах происходит, с одной стороны, вследствие диффузии пара в воздухе, наполняющего поры материала, а с другой, вследствие инфильтрации, при которой влага перемещается воздухом, в котором она содержится в виде пара. И тот и другой виды перемещения пара через материал объединяются общим понятием - паропроницание.Диффузионная паропроницаемость характеризуется количеством пара, перемещающегося через данный материал из области более высоких парциальных давлений в область более низких. Диффузия водяного пара может возникать даже при одинаковой относительной влажности внутреннего и наружного воздуха, но при различной их температуре.Движение водяного пара через материал ограждающей конструкции объясняется тем, что в области большей упругости пара в единице объема содержится большее количество молекул воды, чем в том же объеме пара с меньшей упругостью. Поэтому вероятность перехода молекул из области большего парциального давления в область меньших давлений больше, чем в обратном направлении. Таким образом, при разности парциальных давлений водяного пара с одной и другой сторон ограждения перемещение молекул пара будет происходить преимущественно в одном направлении.Материалы сухой конструкции оказывают большее сопротивление диффузионной паропроницаемости, чем такие же материалы, когда они находятся во влажном состоянии при прочих равных условиях.Кроме того, в материалах рыхлых и с открытыми крупными порами диффузионное перемещение водяного пара происходит более интенсивно, чем в плотных материалах. Инфильтратная паропроницаемость представляет собою явление, при котором водяной пар механически переносится воздухом, перемещающимся из области больших барометрических давлений в область меньших давлений. Такой воздушный напор может быть создан разностью температур или ветром. Полная паропроницаемость ограждения может быть приближенно представлена как алгебраическая сумма диффузионной и инфильтратной паропроницаемости. Если при отсутствии ветра воздух в порах и неплотностях неподвижен, т. е. явление инфильтрации отсутствует, то направление движения пара в ограждении определяется только диффузионной паропроницаемостью. Способность задерживать или пропускать водяной пар характеризуется величиной коэффициента паропроницаемости или сопротивления паропроницаемости: µЗначение µ ("мю") коэффициента паропроницаемости строительного материала является относительным значением сопротивления материала паропереносу по сравнению со свойствами сопротивления паропереносу воздуха. Например, значение µ = 1 для минеральной ваты означает, что она проводит водяной пар точно также хорошо, как и воздух. А значение µ = 10 для газобетона означает, что этот строительный материал проводит пар в 10 раз хуже воздуха. Значение µ умноженное на толщину в метрах дает эквивалентную по паропроницаемости толщину воздуха Sd (м)

8. Воздухопроницание ограждающих конструкций.Виды фильтрации. В процессе эксплуатации через ограждения происходит фильтрация воздуха. При движении воздуха в направлении помещения она носит название инфильтрации, при обратном направлении – эксфильтрации. Свойство ограждения или его материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. С гигиенической точки зрения воздухопроницаемость является положительным качеством, так как способствует естественной вентиляции помещения. С теплотехнической стороны это явление вредно, так как при инфильтрации в помещение попадает холодный воздух и понижается температура на внутренней поверхности ограждения. При эксфильтрации ухудшается влажностный режим конструкции и повышается вероятность конденсации влаги внутри ее.Причиной воздухопроницаемости материалов является наличие пор. Воздухопроницаемость зависит от структуры материала и влажности. Влажные материалы содержат в порах капиллярную влагу и поэтому имеют меньшую воздухопроницаемость.Воздухопроницаемость ограждений обуславливается воздухопроницаемостью материала и проникновением воздуха через швы конструкции, трещины, щели и т.п. Она, как правило, отличается по величине от воздухопроницаемости материалов конструкции.Процесс воздухопроницания возникает при появлении разности давлений воздуха на внутренней и наружной поверхностях ограждения за счет теплового и ветрового напоров. Тепловой напор обусловлен разностью удельных весов теплого воздуха помещения и холодного снаружи здания. Величина максимального теплового напора в зимнее время определяется как 0,55H (γ н − γ в ) , (67)=∆Рt где Н – высота здания, м; γн, γв – удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м3. По принципам протекания и воздействия на теплотехнические качества ограждения различают несколько видов фильтрации воздуха. Наиболее распространена сквозная или поперечная фильтрация, когда воздух проходит через всю конструкцию. Следствием фильтрации является изменение распределения температур в ограждении при инфильтрации, эксфильтрации и отсутствии фильтрации. В многослойных конструкциях с воздушными прослойками может возникать внутренняя фильтрация за счет конвекционных токов воздуха через неплотные внутренние слои материала. Наличие внутренней фильтрации приводит к снижению сопротивления теплопередачи ограждения и к возможной конденсации влаги внутри конструкции. Для предупреждения внутренней фильтрации необходимо по поверхности неплотных материалов устраивать воздухонепроницаемые прослойки из рубероида, полимерных пленок и т.п.