UMIDITATEA CONSTRUCTIILOR

Umiditatea este parametrul de stare care se refera la cantitatea de apa nelegata chimic continuta de aer si de materialele capilar-poroase. Umiditatea constructiilor prezinta interes practic deosebit datorita influentei pe care o exercita asupra:

- variatiilor dimensionale ale materialelor;

- durabilitatii elementelor componente (coroziune, deteriorare prin inghet - dezghet sau prin alternanta umflare - contractie la umeziri - uscari alternative, putrezire si dezvoltarea unor organisme daunatoare, etc.);

- capacitatii de protectie termica, influentand concomitent conductivitatea termica, densitatea si caldura masica a materialelor capilaro - poroase;

- conditiilor de igiena si confort in cladiri;

- aspectului finisajelor.

Marea majoritate a materialelor de constructie au o structura capilar - poroasa si sunt higroscopice. Astfel starea naturala a acestora este in echilibru, in raport cu umiditatea relativa a aerului. Acest echilibru este dinamic si se realizeaza prin procesele de 'sorbtie' si 'desorbtie'. Situatiile in care materialele prezinta umiditati superioare celor de echilibru higroscopic sunt daunatoare si trebuie evitate prin conceptie, executie si exploatarea constructiilor. In esenta se utilizeaza:

- solutii de protectie impotriva patrunderii apei (izolatii hidrofuge, bariere de vapori, materiale impermeabile);

- alcatuiri care permit migratia apei intr-un mod care favorizeaza o stare de umiditate convenabila a constructiei (drenuri, pante de scurgere);

- sisteme constructive care, in conditii de exploatare normala a constructiei, limiteaza judicios riscurile de condens.

1 SURSE DE UMEZIRE A CONSTRUCTIILOR

Sursele de umezire a constructiilor sunt multiple si pot fi grupate astfel:

- apa de constructie (procesele umede, apa rezultata din procesele de maturizare a unor materiale, apa acumulata in timpul expunerii libere a materialelor si elementelor pe parcursul executiei) ;

- panza subterana si umiditatea terenului ;

- precipitatii (ploaie, zapada, roua) ;

- apa de constructie ;

- fenomenele de condens legate de migratia vaporilor ;

- apele de suprafata ;

- defectiuni ale instalatiilor;

- inundatii involuntare.

a. Panza de apa freatica. Aceasta imbiba straturi permeabile (nisip, pietris) situate deasupra altora impermeabile (argila), care nu permit apei sa coboare la niveluri inferioare. Panza de apa freatica este alimentata din surse naturale (precipitatii atmosferice, izvoare) si din pierderile retelei de alimentare cu apa si canalizare. Apa freatica se afla sub presiune daca este in panta intre doua straturi impermeabile. Constructiile pot fi in contact direct cu panza freatica sau prin ascensiunea capilara a fazei lichide si difuzia vaporilor.

b. Precipitatii atmosferice. Ploaia si zapada actioneaza asupra invelitorilor, balcoanelor si copertinelor, dar si asupra peretilor, ferestrelor, usilor si rosturilor din fatade. Cantitatea medie de precipitatii pe teritoriul tarii noastre este de 500 mm, minima (sub 400 mm) fiind in zonele de campie din sud si est, iar maxima (1400 mm) in munti. Distributia apelor din precipitatii pe fatade si infiltratiile sunt influentate de urmatorii factori:

- Vantul deviaza picaturile si care se lovesc de cladire exercitand apoi o presiune pulsatorie (din cauza rafalelor). Zonele cele mai expuse sunt: acoperisul, aticul, fatadele ultimelor niveluri la cladiri cu terasa, colturile cladirii si balcoanele.

- Capacitatea de absorbtie a finisajelor exterioare. Materialele poroase (mortare) retin apa si dupa ploaie incep sa se usuce. Betoanele compacte si sticla lasa picaturile sa se scurga pana unde intalnesc un rost sau o fisura prin care se infiltreaza. Ulterior, procesul de uscare este foarte lent.

- Fortele care imping apa in cladire sunt presiunea dinamica a vantului (cu valoare maxima de 120 mm coloana de apa) si capilaritatea. Daca apa este retinuta de fortele de adeziune in capilare, vantul o poate impinge din ce in ce mai sus, la fiecare rafala (efect de pompaj).

c. Apa de constructie. Majoritatea materialelor sunt puse in opera prin procese tehnologice umede (betoane monolite, zidarii, tencuieli, pardoseli de mozaic, etc.). Adesea materialele utilizate sunt umezite accidental deoarece au fost depozitate si neprotejate (umpluturi, termoizolatii, beton celular, etc.). Ansamblul elementelor cladirii este expus la ploi pana cand se executa invelitoarea. Astfel elementele de constructie pot avea de la inceput o umiditate excesiva, mai ales daca au fost executate iarna. Exista si materiale care degaja apa in cursul intaririi, dupa punerea in opera (varul).

Din cauza ca umiditatea initiala a majoritatii elementelor de constructie este superioara celei de higroscopicitate trebuie asigurate conditii favorabile de uscare la darea in folosinta, in afara de protectia impotriva umezirii pe durata lucrarilor de constructii.

Umiditatea initiala de constructie este defavorabila pentru conditiile de igiena si confort. Masuratori amanuntite confirma ca echilibrul de umiditate se obtine de regula in al treilea an de exploatare.

d. Fenomenul de condens este o cauza frecventa de umezire daunatoare cladirilor. Acesta se produce daca concentratia, respectiv presiunea partiala a vaporilor de apa din aer (p_v) ating valoarea de saturatie:

C = Cmax ; p_v = p_vs

Factorii care conditioneaza aparitia fenomenului de condens sunt cantitatea de vapori din aer si temperatura. La randul lor, acesti factori sunt influentati de o multitudine de alti parametri care sunt variabile aleatoare si care pot fi grupati astfel:

- conditii climatice exterioare;

- caracteristicile elementelor de constructie;

- conditiile de microclimat interior create de modul de exploatare (incalzire, ventilare, degajari de vapori).

Fenomenul, de condens poate avea loc:

- in aer (abur vizibil, ceata);

- pe suprafata interioara a elementelor de inchidea in punctele cele mal reci (roua);

- in interiorul elementelor de constructie.

Fenomenele de condens se pot manifesta simultan cu alte cauze de umezire (infiltratii) care il favorizeaza prin reducerea capacitatii de izolare termica, efectele nocive fiind astfel agravate.

Existenta fenomenelor de condens persistente pe suprafetele opace (tencuieli, finisaje interioare) poate fi considerata ca o stare limita temporara de exploatare normala a cladirilor de locuit. Pentru a fi prevenite sunt necesare masuri rationale, economic justificate, la proiectarea, executie si in exploatarea cladirilor.

2 Exigente de performanta referitoare la umiditate (conform NC 001-99)

E1.6 Evitarea aparitiei condensului

Depunerea vizibila de condens pe suprafata interioara a elementelor de constructie opace, la umiditati relative sub φ si temperaturi peste 14 C, nu poate fi tolerata favorizand umezirea finisajelor, putrezire, mucegai, boli alergice, etc. Aburirea trecatoare a geamurilor, faiantei si a suprafetelor vopsite este admisibila deoarece acestea nu se degradeaza si nu transmit apa in interiorul elementului de constructie. Ferestrele necesita orificii pentru evacuarea apei din condens, geamurile actionand astfel ca supape de siguranta si indicatori care semnaleaza necesitatea activarii ventilatiei si a reducerii degajarilor de vapori. Pe suprafetele poroase depunerile intermitente de roua pot fi acceptate daca nu sunt vizibile, toata apa fiind instantaneu absorbita in masa materialului si imediat dupa aceea restituita atmosferei.

In masa elementelor de constructie fenomenele de condens sunt permise daca in acest mod umiditatea nu depaseste anumite valori limita si daca in sezonul cald se revine la umiditatea normala de echilibru a materialelor respective, fara a se recurge la mijloace speciale da uscare.

E 2.1 Etanseitatea la apa de ploaie

- nivelul limita al presiunii de etanseitate (valoarea maxima a presiunii statice a aerului) la care se asigura etanseitatea la apa, in functie de inaltimea cladirii si relieful inchiderilor (clase de etanseitate);

- nivelul infiltratiilor de apa spre interior, sub efectul ploii batante, insotita de pulsatii de vant;

- absenta stagnarii apei pe inchiderile exterioare, in cazul ploii batante si asigurarea evacuarii acesteia, fara debordari sau pierderi de apa prin reteaua de scurgere.

Fatadele se concep astfel incat apa sa nu patrunda in interiorul cladirii, iar umezirea straturilor din fatada sa fie trecatoare si sa nu cauzeze degradari. Apele colectate pe acoperisuri, balcoane si alte elemente de constructie nu trebuie sa se scurga pe fatade fiind colectate si aduse la nivelul terenului, fara a stanjeni pietonii.

E 2.2 Etanseitatea la ape subterane

- nivelul minim de permeabilitate la apa sub efectul presiunii hidrostatice la nivelul ei cel mai ridicat ce poate apare in cursul utilizarii cladirii;

- nivelul limita al inaltimii de ridicare a apei de infiltratie prin capilaritate in peretii subsolului.

Infiltrarea apei in faza lichida prin ascensiune capiIara din pamant si din precipitatii trebuie impiedicata prin hidroizolatii la fundatii, subsoluri, socluri si prin invelitori la acoperisuri.

3 Umiditatea aerului

3.1 Presiunea vaporilor de apa. In aer apa exista sub forma de vapori. Presiunea atmosferica totala (P_A) este suma presiunilor partiale ale gazelor componente (p_i) si vaporilor de apa (p_v ):

P_A = Σ p_i + p_v

Presiunile se masoara in pascali (Pa): 1 Pa = 1 N/m²

Presiunea maxima a vaporilor de apa din aer nu poate depasi o anumita valoare, denumita presiune de saturatie (p_vs), care depinde exclusiv de temperatura aerului.

Cantitatea de vapori de apa din aer se poate stabili cu ajutorul mai multor expresii:

- continutul de vapori X = m_v / (m_a + m_v) (kg_vap / kg_{aer umed})

- concentratia vaporilor C = m_v / m_a (kg_vap / kg_{aer uscat})

- umiditatea absoluta U_a = m_v / V_a (kg_vap / m³_aer)

Prezenta vaporilor de apa in aer mai poate fi caracterizata prin umiditatea relativa a aerului (φ), definita prin raportul:

φ = X 100 /X_s

care este numeric egal cu raportul intre presiunile partiala si de saturatie

φ = p_v 100/p_vs

4 Umiditatea materialelor

Materialele poroase sunt acelea care contin goluri de aer, aceste goluri fiind susceptibile sau nu de a contine gaze sau lichide. Structura scheletului materialelor poroase poate fi, din punct de vedere dimensional, nedeformabila si consolidata sau evolutiva in functie de actiunea pe care o pot avea compusii fizico-chimici situati in goluri sau in materialul scheletului. Golurile acestor materiale sunt in general denumite pori sau celule comunicand sau nu intre ele. Marea majoritate a materialelor de constructii se considera ca o structura poroasa sau celulara si in particular o porozitate deschisa intr-o structura consolidata.

Structurile cu porozitate deschisa au in general particularitatea de acumulare a umiditatii, corespunzatoare a trei tipuri de mecanisme:

- adsorbtia vaporilor de apa din aer;

- capilaritatea in contact cu apa;

- condensarea prin saturarea vaporilor de apa din aerul oclus.

Cantitatea de umiditate acumulata in aceste materiale poroase este legata de:

- natura constituentilor materialului scheletului;

- densitatea, forma, dimensiunile si organizarea porilor in material;

- interactiunile fizico-chimice intre diferitele faze: solida/ lichida/ gazoasa;

- conditiile termodinamice aplicate materialului (presiuni, temperaturi).

4.1 Continutul de apa

Materialul poros prezinta in general trei faze:

- o faza solida a structurii (sau scheletului) materialului;

- o faza lichida adica apa continuta in material (apa libera sau apa absorbita);

- o faza gazoasa aerul umed din pori.

Masa (m_T) si volumul (V_T) total al materialului sunt exprimate prin:

m_T = m_s + m_l + m_g

V_T = V_s + V_l + V_g

Continutul de apa se exprima in volume, sau in masa de apa, prin relatiile:

- continutul volumic de apa:

U_a = V_l / V_T = volumul de apa / volumul total

- continutul masic de apa:

W_l = m_l /m_s = masa de apa/masa materialului in stare uscata

- continutul masic de vapori de apa:

W_v = m_v / m_s = masa vaporilor de apa / masa materialului in stare uscata

Continutul total de umiditate (faza lichda si vapori) a materialului poros va fi:

W = W_l + W_v

Considerand continutul masic de vapori ca neglijabil comparativ cu continutul masic de apa, continutul de umiditate va fi deci aproximativ egal cu:

W ~ W_l

W ~ m_l /m_s

de unde rezulta expresia finala a masei volumice echivalenta a materialului poros:

(1+ W)

Umiditatea de echilibru higroscopic. Majoritatea corpurilor capilar-poroase sunt higroscopice, intre umiditatea acestora si cea relativa a aerulul existand o legatura permanenta. Materialul are proprietatea de a absorbi (sorbtie) vapori din atmosfera si de a-i restitui (desorbtie) pentru a se mentine la umiditatea de echilibru cu mediul inconjurator.

Dupa atingerea umiditatii de echilibru higroscopic, materialul mai poate primi apa, dar acest proces poate avea loc numai in contact cu apa in faza lichida. Daca se intrerupe contactul cu faza lichida, materialul revine la umiditatea de echilibru prin uscare, dar se constata un fenomen de histerezis;

Fig.1 Legatura intre umiditatea materialelor si umiditatea relativa a aerului: a - curbe de sorbtie; b - curba desorbtiei

4.3 Umiditatea critica. Transferul capilar al apei in faza lichida se face cu viteze mari, daca exista suficienta apa pentru asigurarea continuitatii acesteia in tuburile interne. Aceasta particularitate poate fi evidentiata cand se depune o picatura de apa pe un corp poros. Pata umeda se extinde repede dar numai pe o anumita raza. Mai departe materialul ramane aparent uscat. Umiditatea sub care transportul capilar in faza lichida inceteaza, ramanand posibil numai prin migratia vaporilor, se numeste umiditate critica (W_cr).

Umiditatea critica se determina observand momentul in care viteza de uscare a unei probe de material umed scade brusc. Din cauza acestei particularitati viteza de umezire a elementelor de constructie expuse contactului cu apa in faza lichida este mult mai mare decat cea de uscare iar la umiditati superioare celei critice umiditatea in material este practic uniforma.

Hidrofil si hidrofob. In functie de tensiunea superficiala a apei si de fortele de adeziune, apa poate umezi un material si se deplaseaza capilar sau dimpotriva.

Fig.2 Uscarea unui perete poros dupa o umezire puternica, in conditii de iarna, decurge repede pana la nivelul umiditatii critice. Ulterior umiditatea scade foarte incet, iar echilibrul higroscopic se atinge abia peste 8 luni

Fig.3 Comportarea apei in contrat cu materialele hidroflle (a) sau hidrofobe (b)

Proprietatile de adeziune lichid - solid nu au influenta asupra migratiei vaporilor prin materiale. Majoritatea materialelor sunt hidrofile (caramida, sticla, beton, lemn, metal curat, etc). Dintre materialele hidrofobe se pot aminti: substantele grase, bitumurile, vopselele de ulei.

Higroscopicitatea se manifesta prin adsorbtia umiditatii de catre materialele poroase aflate in aerul ambiant. Cantitatea de umiditate adsorbita creste cu umiditatea relativa a aerului ambiant si se stabilizeaza la o anumita temperatura si umiditate relativa.

Prezenta apei in materiale antreneaza o modificare a anumitor caracteristici ca:

- caldura masica

- conductivitatea termica

- permeabilitatea la vapori de apa

- masa volumica.

In fenomenul de adsorbtie a umiditatii se pot distinge mai multe etape ale procesului de fixare a apei, astfel:

* adsorbtia monomoleculara caracterizata prin fixarea unui strat de molecule de apa pe suprafata porilor;

* fixarea mai multor straturi de molecule de apa pe primul strat adsorbit;

* condensarea capilara atunci cand diametrul (d) al porului este suficient de mic.

Aceste fenomene se traduc prin curbele de sorbtie si desorbtie ale materialelor higroscopice.

4.5 Forme de migratie a apei in elementele de constructie

4.5.1 Migratia capilara in faza lichida are loc daca apa uda peretii materialului. Din locul unde exista apa lichida, aceasta se raspandeste in toate directiile atata vreme cat continuitatea capilara nu este intrerupta (umiditatea materialului trebuie sa fie superioara celei critice). Pe verticala inaltimea teoretica de ascensiune capilara (h) rezulta din conditia egalitatii intre:

- forta tensiunii superficiale T = 2 π r σ

- greutatea coloanei de lichid G = π r² h γ

si deci:

h = 2 σ / γ r

Teoretic inaltimea de ascensiune capilarii este invers proportionala cu raza capilarului (r) si poate fi foarte mare. In practica inaltimea de ascensiune capilara depinde mult de structura interna a materialului, care este foarte complicata.

Avand loc la umiditati destul de mari incompatibile cu exploatarea normala a constructiilor, migratia capilara a fazei lichide se impiedica prin:

- bariere impermeabile la apa (hidroizolatii) din materiale subtiri sau straturi de materiale compacte;

- straturi de rupere a capilaritatii din materiale cu interspatii mari de tipul pietrisului sau paslei minerale;

- masuri cu caracter special (rosturi deschise, chituri).

Capilaritatea este un fenomen care caracterizeaza migratia apei in porii materialului, sub efectul fortelor capilare. Fazele lichida si vapori sunt asociate in migratia umiditatii.

Fortele capilare rezulta in urma fixarii apei printr-o energie de legatura. Legaturile apei pot exista sub diferite forme, fie:

- legaturi osmotice rezultate din difuzia intre doua solutii de concentratie diferita;

- legaturi chimice sub forma de ioni sau de cristal hidrat;

- absorbtia pe suprafata;

- apa legata prin capilaritate si apa libera.

Fortele de tensiune superficiala la contactul intre un lichid cu o suprafata sunt puse in evidenta prin experienta tubului capilar.

Intr-un tub capilar, presiunea hidrostatica si tensiunea superficiala sunt in echilibru (fig. ).

Fig.4 Experienta tubului capilar pentru punerea in evidenta a fortelor de tensiune superficiala.( σ - tensiunea superficiala, θ - unghi de profunzime)

Ecuatia echilibrului intre presiunea hidrostatica si tensiunea superficiala se poate scrie sub forma :

F = σ cos θ 2 π r = π r² h ρ g

Presiunea capilara este in echilibru cu presiunea hidrostatica, de unde:

P_c = h g

Relatia intre presiunea capilara si tensiunea superficiala este data de expresia:

P_c = - 2 cos / r

Tensiunea superficiala (σ) se exprima in N/m.

4.5.2 Migratia vaporilor de apa in aer

Vaporii de apa pot migra prin difuzie si datorita miscarii aerului umed.

Difuzia in aer este un proces molecular care tinde sa uniformizeze concentratiile (respectiv presiunile partiale ale vaporilor) si este asemanator celui care are loc daca intr-un vas cu apa nemiscata se intoduce o alta substanta (ex. picatura de cerneala). Migratia prin difuzie are intensitatea redusa.

Transportul de vapori prin miscarea aerului umed datorita unui gradient de presiune atmosferica este asemanator transferului de caldura prin convectie. Aceasta forma de transport este prezenta in incaperi, rosturi, fisuri, canale de ventilare, cosuri de fum, etc.

4.5.3 Migratia vaporilor de apa prin elementele de constructie din materiale capilar-poroase, rosturi si fisuri

Migratia vaporilor de apa prin elementele de constructie are loc in aerul din pori sau datorita miscarii aerului prin pori sub forma de:

difuzie ca urmare a unor diferente de concentratie a vaporilor in aer (respectiv intre presiunile partiale);

filtrare datorita diferentelor de presiune, atmosferica generate de vant si de inegalitati de temperatura.

Fig.5 Schema generala a migratiei vaporilor de apa printr-un element de constructie.

4.5.3.1 Difuzia

Fluxul unitar de vapori care migreaza prin difuzie este proportional cu diferenta de presiune partiala a vaporilor de apa

Δp_v = p_vi - p_ve

Pentru motive practice se adopta relatia din STAS 6472

g_v = 3600 (p_vi - p_ve) /R_v

in care:

R_v = Σ d_j M_j / K_Dj

este rezistenta la permeabilitate la vapori a elementului aIcatuit din straturi paralele.

Celelalte notatii au urmatoare semnificatii:

d_j - grosimea straturilor (m);

1/K_Dj - factorul rezistentei la permeabilitate la vapori a stratului (j) care arata de cate ori este mai mare rezistenta la trecerea vaporilor prin material fata de un strat de aer cu aceeasi grosime considerand numai difuzia;

M_j - coeficient in functie de temperatura medie a stratului de material (1/s).

Fig.6 Difuzia vaporilor de apa printr-un element cu structura capilar-poroasa este un fenomen molecular

Difuzia vaporilor prin materialele capilar-poroase este un proces cu atat mai lent cu cat traseul mediu prin labirintul intern este mai lung iar sectiunea medie a capilarelor mai mica. Este tocmai ceea ce exprima factorul (1/K_D) specific fiecarui material.

Rezistenta la permeabilitate la vapori (R_v) poate fi calculata si cu ajutorul unei relatii similare celei pentru rezistenta la transfer termic:.

R_v = 1/β_i + Σd_j / μ_j + 1/β_e

exprimata in (m² h mmHg/g), (m/h) sau (m/s). Valorile rezistentelor la transfer de vapori pe suprafete (1/β_i si 1/β_e ) sunt neglijabile in raport cu cele ale grosimii peretelui, astfel ca

R_v = Σ d_j / μ_j

4.5.3.2 Filtrarea. Acest proces are loc intre suprafetele unui element de constructie prin care aerul umed se poate deplasa gratie comunicatiilor dintre multitudinea de pori si capilare.

Fig.7 Filtrarea aerului cu vapori de apa printr-un perete permeabil; a - distributia presiunii totale; b - migratia moleculelor de vapori si aer (gaze) in pori si capilare.

Cand aerul patrunde in constructie procesul se numeste infiltrare, iar invers exfiltrare. Filtrarea aerului are efecte asupra distributiei de temperatura si asupra umiditatii.

Fig.8 Influenta infiltrarii si exfiltrarii aerului asupra distributiei de temperatura in pereti.

Fig.9 Distributiile de temperatura, presiune partiala si presiune de saturatie ale vaporilor de apa, pentru transfer termic prin conductie si migratia vaporilor prin difuzie, fara filtrarea aerului

4.6 Verificarea riscului de condens

Proiectarea in vederea evitarii riscului de condens are la baza:

- conditiile climatice exterioare;

- umiditatea aerului si temperatura punctului considerat;

- mecanismul migrarii vaporilor de apa

- caracteristicile sistemului constructiv.

Calculul de verificare urmareste:

- daca exista puncte unde p_v = p_vs;

- cat de importanta este umezirea din condens

- daca intre perioadele de condens exista asigurarea ca se va reveni la umiditatea normala de exploatare;

- posibilitatea de optimizare a solutiilor adoptate.

In acest scop se stabilesc succesiv: temperaturile, presiunile de saturatie si partiale ale vaporilor, zonele de condens, cantitatile de apa care se acumuleaza, durata uscarii.

4.6.1 Stabilirea zonei de condens

In practica este posibil ca din calcule sa rezulte,

p_v > p_vs

(respectiv o incalecare a celor doua distributii) asa cum se observa in fig.

Fig.10 Zona fictiva de condens (Zc ) marcata de suprapunerea diagramelor p_v si p_vs

Zona de condens astfel delimitata (Zc) este fictiva deoarece presiunea partiala a vaporilor nu o poate depasi pe cea de saturatie. Verificarea incepe prin reprezentarea elementului de constructie stratificat la scara rezistentelor R_v. Se calculeaza temperaturile si se traseaza distributia presiunilor de saturatie (p_vs)

4.6.2 Stabilirea distributiilor de presiuni implica initial calculul distributiei de temperatura.

T_x = (T_i - T_e) R_x /R₀ + T_e

in care

T_i si T_e sunt temperaturile aerului in apropierea suprefetelor peretelui analizat (C);

R₀ - rezistenta la transfer termic a peretelui

R_x idem pana in sectiunea de calcul .

In functie de temperatura fiecarui punct se stabilesc valorile presiunilor de saturatie, corespunzator umiditatii relative a aerului φ =100 %.

In mod analog cu distributia de temperaturi se calculeaza distributia de presiuni, pe baza relatiei:

p_vx = (p_vi - p_ve) R_vx /R_v + p_ve

in care:

R_v - rezistenta totala a elementului de constructie la permeabilitate la vapori;

R_vx idem pana la sectiunea de calcul.

Fig.11 Zona de condens reala (Zc) stabilita prin metoda grafica Glaser.

Unind punctele p_vi si p_ve de pe suprafetele laterale ale elementului stratificat, se obtine distributia presiunilor partiale. Consideram ca aceasta ar intretaia curba presiunilor de saturatie in punctele m si n. Distributia reala a presiunii vaporilor se obtine ducand tangenta din p_vi si p_ve la curba presiunilor de saturatie. Zona de condens reala este limitata de punctele de tangenta r si t.

4.6.3 Calculul cantitatii de apa care se depune in interiorul peretelui se efectueaza prin diferenta intre fluxurile unitare de vapori care intra si care ies din acest element. Mai intai trebuie stabilite valorile presiunilor vaporilor la extremitatile zonei de condens p_vr si p_vt care pot fi calculate sau masurate pe epura.

g_cond = g₁-g₂ = 3600 [ (p_vi - p_vt) / R_v,i-t - (p_vr - p_ve) / R_v,r-e] N_w

Rezultatul, exprimat in (g/m ) este pentru numarul de ore N_w cat se apreciaza ca dureaza fenomenul.

4.6.4 Durata de uscare La sfarsitul perioadei de condens in perete exista o repartitie de umiditate. Cunoscand temperaturile si presiunile de saturatie, o relatie permite calculul cantitatii de apa evaporata in perioada calda a anului apreciata la N_v ore.

g_ve = 3600 [ (p_vs,r - p_ve) / R_v,r-e + (p_vs,t - p_vi) / R_v,t-i ] N_v

La stabilirea relatiei s-a considerat ca uscarea elementului se poate realiza spre ambele fete.

Metoda de verificare propusa de Glaser are la baza urmatoarele ipoteze simplificatoare:

- se neglijeaza higroscopicitatea, capacitatea de distributie capilara a apei in faza lichida de catre material si caldura latenta de evaporare;

- conductivitatea termica si permeabilitatea la vapori sunt constante;

- transmisia termica si difuzia vaporllor au loc unidirectional si in regim stationar.

4.6.5 Reducerea riscului de condens

Reducerea riscului de condens poate fi obtinuta actionand asupra mai multor factori, astfel incat cele doua diagrame (p_vs si p_v) sa se distanteze.

- Diagrama (p_vs) depinde de temperatura. Astfel este util sa se recurga la intensificarea incalzirii si la marirea capacitatii de izolare termica a cladirii. Este bine ca stratul de izolare termica sa fie dispus cat mai aproape de suprafata exterioara a elementelor de constructie iar puntile termice sa fie corectate.

- Diagrama (p_v) poate fi coborata prin reducerea umiditatii aerului din cladire, scazand debitul surselor de vapori, intensificand ventilarea incaperilor si chiar utilizand substante absorbante de vapori cum este clorura de calciu. Daca degajarile de vapori sunt intermitente, poate avea rol favorabil un finisaj capabil sa absoarba si sa restituie vaporii, de exemplu o tencuiala poroasa. O alta posibilitate de scadere a valorilor p_v este de a alcatui elementele de constructie astfel incat vaporii de apa sa patrunda in cantitati mai mici. Solutia consta in dispunerea unei bariere de vapori cat mai aproape de suprafata calda a elementului de constructie (faianta, vopsea, folie de polietilena, stratul de beton armat, etc.). Straturile ce compun elementele de constructie ar trebui sa prezinte, din acest punct de vedere o permeabilitate la vapori tot mai mare cu cat sunt mai aproape de suprafata exterioara a cladirii.

Ferestrele joaca un rol esential deoarece au rezistenta cea mai mica la trecerea caldurii. In mod obisnuit primele manifestari de condens sunt pe sticla geamurilor. Astfel ferestrele constituie o supapa pe care se depune orice cantitate suplimentara de vapori si dau un semnal ca debitele surselor trebuie imediat reduse. Desigur este ratioral sa se mareasca gradul de protectie termica al ferestrelor prin dispunerea unui rand suplimentar de sticla. Dar atunci, daca ventilarea nu este suficienta, s-ar putea ca fenomenul de condens sa apara intr- un alt loc, ramas cel mai rece din incapere.

Ventilarea incaperilor trebuie sa asigure:

- ritmul de aproximativ un schimb de aer pe ora (n=1), mai ales la locuintele mici si sistemele constructive bazate pe materiale etanse (beton, mase plastice, tapet);

- un traseu favorabil al curentior de aer. Aerul admis pe la partea inferioara a ferestrelor trebuie sa poata fi evacuat prin canale de ventilare si hote. Este cu totul defavorabila evacuarea aerului din bucatarie sau bai catre restul Iocuintei. Constituie de asemenea o greseala daca se recurge la etansarea totala a ferestrelor. Cel putin partea lor inferioara trebuie sa permita patrunderea aerului proaspat.

Dupa cum se observa, reducerea riscului de condens poate fi obtinut actionand asupra caracteristicilor constructive ale cladirilor dar si foarte mult asupra modului de exploatare.