Verificarea la condensare in interiorul stratului de izolatie termica

Peretii izolati termic sunt strabatuti de la exterior spre interior de:

Daca in timp ce strabat stratul de izolatie termica, vaporii de umiditate condenseaza, atunci se inrautatesc mult proprietatile izolante ale materialului respectiv.

Acest efect este amplificat daca se produce in plus si inghetarea umiditatii condensate, ceea este foarte probabil daca pe fata rece a izolatiei, temperaturile sunt negative.

Conductivitatea ghetii este de cca. 100 de ori mai mare decat a aerului uscat, deci este evident ca fluxul de caldura transmisa printr-o izolatie in care este prezenta gheata creste nepermis de mult.

Prin solidificare, apa isi mareste volumul, ceea ce determina aparitia unor tensiuni interne puternice in materalul poros izolator, si in scurt timp acesta se va deteriora ireversibil.

In aceste conditii devine evident ca este important sa se verifice izolatia la condensare in interiorul acesteia si sa se ia masuri daca exista pericolul condensarii.

Verificarea la condensare in interiorul stratului de izolatie se realizeaza in mai multe faze dupa cum urmeaza:

- Se traseaza grafic, variatia presiunii de saturatie a vaporilor de apa p" in interiorul izolatiei, corespunzator variatiei temperaturii in interiorul izolatiei. Se considera ca temperatura variaza liniar in stratul de material izolator.
- Se traseaza grafic variatia presiunii partiale a vaporilor de apa p' in interiorul izolatiei, considerand ca aceasta variaza liniar in stratul de material izolator.
- Se compara variatiile celor doua curbe, fiind posibile doua situatii:

a) Daca cele doua curbe nu se intersecteaza, iar p">p' in orice sectiune, atunci nu exista pericolul condensarii in interiorul stratului de izolatie;
b) Daca cele doua curbe se intersecteaza, deci daca exista sectiuni in care p"<p', atunci in acea zona, denumita zona de condensare, se va produce condensarea umiditatii cu toate efectele negative descrise.

In imagine, este prezentata o sectiune printr-un perete izolat termic, pentru care sunt trasate curbele de variatie a temperaturii, respectiv a presiunilor de saturatie p" si partiale p', pentru vaporii de umiditate:

Variatia temperaturii, respectiv a presiunii de saturatie p" si a presiunii partiale p' a vaporilor de umiditate in interiorul unui perete prevazut cu izolatie termica

In cazul in care exista pericolul producerii condensarii in interiorul izolatiei, se impune reducerea fluxului de vapori de umiditate care strabate peretele. Practic, se monteaza pe fata calda a izolatiei un strat suplimentar dintr-un material izolant fata de difuzia vaporilor de apa. Acest material este denumit bariera de vapori sau izolatie hidrofuga.

Capacitatea materialelor de a permite patrunderea vaporilor de umiditate prin acestea este caracterizata de coeficientul de permeabilitate la vapori .

Acest coeficent reprezinta cantitatea de umiditate care trece printr-o suprafata de 1m² a unui perete avand grosimea de 1m, in timp de o secunda, daca diferenta de presiune partiala a vaporilor de umiditate pe cele doua fete ale peretelui este de 1Pa.

Efectul utilizarii barierei de vapori este ca reduce mult presiunea partiala a vaporilor de apa in interiorul materialului izolator termic, ceea ce face ca in orice sectiune sa fie indeplinita conditia p">p'.

Daca s-ar aplica bariera de vapori pe fata rece a izolatiei, respectiv a peretelui izolat termic, atunci ar fi impiedicata iesirea vaporilor din izolatie respectiv perete, spre spatiul interior, deci ar creste foarte mult presiunea partiala a umiditatii p' si s-ar produce condensarea in interiorul izolatiei.

Acesta este motivul pentru care in cazul in care se construiesc izolatii termice din mai multe straturi, placile se vor lipi intre ele prin puncte si nu prin straturi continue de material adeziv (de exemplu bitum), deoarece de cele mai multe ori acesti adezivi nu permit umiditatii sa ii strabata.

Pentru a se evita formarea unei bariere de vapori pe fata rece a peretelui, se interzice faiantarea la interior a peretilor izolati termic.

Nu se monteaza bariere de vapori pe peretii care separa doua spatii frigorifice intre ele, deoarece in timpul exploatarii, fata calda si fata rece pot sa alterneze, iar bariera de vapori ar putea ajunge pe fata rece.

Daca se monteaza bariere de vapori pe ambele fete ale peretelui, atunci la montaj se va evita umezirea izolatiei.

Utilizand notatiile din figura anterioara, densitatea de flux termic transmisa prin perete se poate calcula cu relatia:

,

sau daca se calculeaza densitatea de flux termic transmisa prin straturile de la exterior pana la izolatia termica, se poate utiliza relatia:

,

,

In aceste conditii, pentru determinarea temperaturii fetei calde a izolatiei t_fciz se poate utiliza relatia:

.

Densitatea de flux termic transmisa prin stratul de izolatie, se poate calcula prin:

,

unde t_friz este temperatura fetei reci a izolatiei, care se poate determina cu relatia:

.

Asemanator se poate efectua calculul pentru determinarea distributiei de presiuni in peretele izolat termic si in special in stratul de material izolator.

In exteriorul peretelui, presiunea de saturatie a vaporilor de apa p"_e depinde de temperatura exterioara t_e, iar presiunea partiala a vaporilor de apa p'_e depinde de p"_e si de umiditatea relativa a aerului din exterior j _e:

.

Analog, pentru aerul din interior (de pe fata rece a peretelui izolat termic) se poate calcula presiunea partiala a vaporilor de apa p'_i cu relatia:

,

unde notatiile au aceleasi semnificatii, dar pentru aerul din interior.

Notand cu m , coeficientul de permeabilitate la vapori, se poate calcula densitatea fluxului de vapori transmis prin perete cu relatia:

,

unde n este numarul de straturi (in afara celui de izolatie) din care este alcatuit peretele.

Daca se iau in considerare numai straturile de perete dintre exterior si fata calda a izolatiei, se poate scrie:

,

,

Presiunea partiala a umiditatii pe fata calda a izolatiei se poate determina cu relatia:

.

Densitatea fluxului de umiditate transmis prin stratul de izolatie, se poate calcula prin:

,

unde p'_friz este presiunea partiala a umiditatii pe fata rece a izolatiei, care se poate determina cu relatia:

.

Cu valorile calculate, se poate reprezenta grafic, la fel ca in figura prezentata, variatia temperaturii in stratul de izolatie, considerand un numar oarecare de sectiuni si o variatie liniara a temperaturii in stratul izolator termic.

Pentru temperaturile determinate anterior se determina utilizand tabele cu parametrii termodinamici ai aerului umed saturat, sau programul CoolPack, valorile presiunilor de saturatie p"_i pentru fiecare sectiune considerata. Se constata ca variatia presiunii de saturatie nu este liniara!

Cu valorile calculate anterior pentru presiunile partiale se poate reprezenta grafic la fel ca in figura prezentata variatia presiunii de saturatie p'_i in stratul de izolatie, considerand un numar oarecare de sectiuni si o variatie liniara a presiunii de saturatie in stratul izolator termic.

In final se poate observa daca exista pricolul condensarii umiditatii in stratul de izolatie si deci daca este necesara utilizarea unei bariere de vapori. Daca va fi necesara, aceasta se va monta pe fata calda a izolatiei termice.