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Condensazione superficiale e condensazione interstiziale

Il fenomeno della condensazione superficiale può essere evitato:

  • riducendo il valore della temperatura di rugiada, il che vuol dire ridurre l'umidità relativa dell'aria ambiente
  • aumentando il valore della temperatura superficiale, il che vuol dire aumentare la resistenza termica delle pareti.

La condensazione interstiziale si verifica all'interno delle strutture perimetrali, nei punti in cui la pressione parziale del vapor d'acqua risulta uguale alla pressione di saturazione.

Lo studio del processo di trasmissione del vapore attraverso le strutture edilizie può essere affrontato mediante metodi di calcolo semplificati, ad esempio i metodi di tipo Glaser.

I metodi di calcolo semplificati per lo studio del fenomeno della condensazione interstiziale sono basati sulle seguenti ipotesi:

  • regime stazionario: si trascura
l contatto) avviene attraverso il passaggio di energia termica da una zona a temperatura più alta a una zona a temperatura più bassa. Questo processo avviene tramite il contatto diretto tra le particelle del materiale e avviene principalmente nei solidi. Il trasporto di calore per diffusione, invece, avviene principalmente nei fluidi (liquidi e gas) e si basa sul movimento delle particelle del fluido. In questo caso, il calore si propaga attraverso il movimento casuale delle particelle che trasferiscono energia termica da una zona a temperatura più alta a una zona a temperatura più bassa. La capacità igroscopica dei materiali si riferisce alla loro capacità di assorbire e rilasciare umidità dall'ambiente circostante. Alcuni materiali sono in grado di assorbire l'umidità presente nell'aria, mentre altri possono rilasciarla. Questa capacità può influenzare il flusso termico attraverso una parete, poiché l'umidità può influire sulla conducibilità termica del materiale. L'inerzia termica si riferisce alla capacità di un materiale di accumulare e rilasciare calore nel tempo. Materiali con alta inerzia termica richiedono più tempo per riscaldarsi o raffreddarsi rispetto a materiali con bassa inerzia termica. Questo può influenzare il flusso termico attraverso una parete, poiché un materiale con alta inerzia termica può aiutare a stabilizzare la temperatura interna di un edificio. Per evitare il fenomeno della condensazione interstiziale, che si verifica quando l'umidità presente nell'aria si condensa all'interno di una parete, è necessaria una progettazione accurata della stratigrafia della parete. Questo può includere l'uso di materiali isolanti, la creazione di uno strato di ventilazione o l'uso di barriere al vapore per impedire il passaggio dell'umidità attraverso la parete. Inoltre, è importante considerare anche altri fattori che possono influenzare il flusso termico attraverso una parete, come i flussi d'aria attraverso fessure ed intercapedini della parete e gli effetti della radiazione solare incidente sulla parete. Questi fattori possono influenzare la quantità di calore che viene trasmessa attraverso la parete e possono essere presi in considerazione durante la progettazione di un edificio.contatto,dalla zona a temperatura maggiore verso quella a temperatura minore) e il fenomeno di diffusione del vapore possono essere descritti da relazione formalmente simili. Conduzione termica – legge di Fourier Q̊ = -A dT/dy flusso termico conduttivo [W] Q̊ = -A dT/dy temperatura [K] y ascissa corrente [m] A area frontale della parete [m^2] λ conducibilità termica del materiale, misura l’attitudine del materiale a trasmettere calore per conduzione [W/(m·K)] Rappresenta il flusso termico che si trasmette attraverso uno strato di materiale di spessore unitario, avete area frontale unitaria e sottoposto ad una differenza di temperatura unitaria. Applicando le nozioni dello scambio termico in geometria piana: Q = -λAΔT/Δy Q = -λAΔT/Δy flusso termico Q [W] A area frontale [m^2] λ conducibilità termica [W/(m·K)] ΔT differenza di temperatura [K] Δy spessore dello strato [m] Q̊ = Q/A flusso termico specifico [W/m^2] Q̊ = Q/A R' = ΔT/Q resistenza termica [K/W] R' = ΔT/Q Q̊ = U·A·(ΔT/Δt) flusso termico Q [W] Q̊ = U·A·(ΔT/Δt) U coefficiente di scambio termico [W/(m^2·K)] A area frontale [m^2] ΔT differenza di temperatura [K] Δt intervallo di tempo [s]

trasmittanza parete (quantità di potenza termica scambiata da un materiale per unità di superficie e unità di diffusione di temperatura)

A superficie parete R' resistenza termica conduttiva specifica [m K/W]

2T= T(x) lineare

1 2= [W / ]U m K

R tot spessore 2[m /W ]R= K materiale omogeneo

λ 1 2= [m / ]R K W h coefficiente convezione interno h (esterno h )i econv h N s∑ j 2=R + + [ /W ] R R resistenza sup. interna ed esterna

R R m Kλ si se tot si se j j=1→ Diffusione del vapore – legge di Fick dp kgvπ=− [ ]m̊ Av dy sm̊ portata di vapore (flusso di massa) attraverso la parete [kg/s]vp pressione di vapore [Pa]vy ascissa corrente [m]A area frontale della parete [m ]2π permeabilità al vapore del materiale, misura l’attitudine del materiale a farsi attraversare da un flusso di vapore per diffusione kg m kgπ[ ]=[ ]=[ ]s msPa2m PaRappresenta la portata di vapore che attraversa uno strato di materiale di spessore unitario,

avente area frontale unitaria e sottoposto ad una differenza di pressione di vapore unitaria.

Applicando le nozioni dello scambio termico in geometria piana:

− −p p p pLv ,1 v ,2 v ,1 v ,2→π= =R =m A m Acon πv vtot vL R vtotm v 2= [ ]m̊ kg/ sm portata di vapore specificav A→ π= − )[ /s ]m̊ A( p p kg flusso massimo di vaporev vi veπ permeanza della parete (attitudine di un materiale al passaggio di materia o energia [kg/smPa]R resistena diffusiva specificavtotp =p (x) linearev v1 2π= [kg / sm Pa]R vtotN s∑ j 2= [m /W ]R Kπvtot jj=1 Si considera una parete monostrato, di spessore L e area frontale A, sottoposta ad una differenza di temperatura tra le superfici (T -T ), tale che T >T , e1 2 1 2ad una differenza di pressione di vapore (p -p ) talev,1 v,2che p >pv,1 v,2R jΔ = (t −t )[ ]t KCaduta di temperatura j i eR tot R vjΔ = ( − )[p p p Pa]Caduta di pressione parziale vj vi veR vtot→ PERMEABILITA’ AL

VAPORE πLa permeabilità al vapore è una proprietà termofisica dei materialiporosi, legata alla porosità e alla struttura del materiale.

In alternativa alla permeabilità al vapore può essere fornito il fattore diμresistenza alla diffusione del vapore, grandezza adimensionale,πrappresenta il rapporto tra la permeabilità al vapore dell’aria e laaπpermeabilità al vapore del materiale, indica quante volte il materiale èpiù impermeabile alla diffusione del vapore rispetto ad uno strato d’aria fermadello stesso spessore:π a πμ = con =187,52 * 10 kg/msPa-12π aNel caso di al fine di determinare la resistenzamateriali nono omogenei,specifica al trasporto di massa R di uno strato di spessore L, si può farevtotriferimento alle seguenti grandezze: π [kg /permeabilità equivalente del materialemsPa]• eqLπ =eq R vtot 2• Π [kg /mpermeanza dello strato che è

l'inverso della resistenza specifica al trasporto di massa è dato da: 2Π / (-) [kg / Π=1/ [kg /m̊ p p s] con R m sPa]vtotv v ,1 v ,2• spessore d'aria equivalente s [m] dello strato, che è lo spessore di unodstrato d'aria ferma che oppone la stessa resistenza alla diffusione delvapore. → TRASPORTO DI MASSA ATTRAVERSO UNA PARETE MULTISTRATO Si considera una parete piana che divide un ambiente interno dall'esterno. φ Noti i valori di temperatura e umidità relativa dell'ambiente interno (T )i iφ ed esterno (T ) è possibile calcolare le corrispondenti pressioni die evapore p e pv,i v,e=φ )=φ(Tp p pv ,i i vs i i vs ,i=φ )=φ(Tp p pv ,e e vs e e vs,e Il flusso termico specifico [W/m ] attraverso la parete: 2−TT L1 1 1i e 2 1 →[W /m ] + +...+ =R =Q̊ '= Ucon λ totL h h R1 1 11 i e tot+ +...+λh h1i e Q̊ ' flusso termico tra i diversi strati L spessore h coefficiente limite di

scambio termico [W/m K] tiene conto degli scambi termici per convezione ed irraggiamento in corrispondenza delle superfici interna ed esterna della parete

R' R' resistenze termiche liminari specifiche [m K/W]

si se Temperatura superficiale interna ed esterna: Q̊ →=t − [° ] (t −t )[W ]t C Q̊=h e e pepe e h e Q̊ →=t − [° ] (t −t )[W ]t C Q̊=h i i pipi i h i →Temperatura superficie di contatto fra i diversi strati (interno esterno): (t −t ) Q̊i 1 → =t [° ]t C Q̊= 1 iL L1 1 11 +( + )λ λh h1 1ii −tt i e 2(t −t )= [W /m ]Q̊ '=U Flusso termico specifico e pe R si −tt i pi 2 →(t −t )= [W / ] =t −Q̊ '=U m (analogo per t )t Q̊ R ' pepi i sii pi R si La portata di vapore specifica [kg/m s] attraverso la parete risulta: 2−p pv ,i v , e 2= [kg /m ]m̊ s flusso di vapore v L1 11+ +...+πβ β1i eβ coefficiente liminare al trasporto di massa

[kg/m sPa] tiene conto dei trasporti di massa di tipo convettivo in corrispondenza delle superfici interna ed esterna della parete. R' e R'' sono le resistenze termiche limitari specifiche [m K/W]. Si se Dal momento che le resistenze limitari al trasporto di massa R' e R'' sono generalmente trascurabili rispetto alle resistenze diffusive degli strati di materiale, risulta: -p pv,i v,e^2 = [kg/m s] portata specifica di vapore v L L1^2 + ... pi pi1^2 L L1^2 + = R [m^2/K sPa] resistenza parete al vapore pi pi vtot1^2 p v -> = UR [Pa] Umidità relativa vi i sat,i ve e sat,ep sat Pressioni parziali dei singoli strati: (-)p pvi v 1 -> = - [Pa] strato 1 v 1 vi v v 1v R v 1 (-)p pvi v 2 -> = - ( + ) [Pa] strato 2 v v 2 vi v v 1 v 2+R Rv 1 v 2 Diagramma di Glaser: note le temperature all'interno della parete, si può tracciare anche il grafico delle pressioni di

saturazione. È utile sovrapporre il grafico della pressione parziale di vapore nella parete con il diagramma di Glaser: se i due tracciati si intersecano o si toccano, si avrà condensazione di acqua. Questa verifica è molto importante per evitare che l'acqua, deposta per condensazione sulle superfici fredde, provochi un decadimento delle caratteristiche del coibe

Dettagli
Publisher
giuliabrn19
A.A. 2019-2020
146 pagine
SSD Ingegneria civile e Architettura ICAR/10 Architettura tecnica
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher giuliabrn19 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Impianti tecnici per l'architettura e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli studi di Genova o del prof Lazzari Stefano.