Bilancia vodnej pary v miestnosti - TOB Projekt
Hlavná ponuka:
- Úvod
- Energetické certifikáty
- Tepelnotechnické posúdenia
- Simulácie budov
- Diagnostika porúch
- Referencie
- Spolupráca
- Kontakt
Bilancia vodnej pary v miestnosti
Simulácie budov
Uvedený počítačový program a výsledky sú súčasťou dizertačnej práce ktorú som vypracoval na Ústave Stavebníctva a Architektúry SAV
1. Úvod
Relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu je jedným z kľúčových parametrov kvality vnútorného prostredia. Má vplyv nielen na zdravé vnútorné prostredie v miestnosti, ale ovplyvňuje pri prekročení určitých hodnôt dochádza ku tvorbe vhodných podmienok pre kondenzáciu vodnej pary na vnútorných povrchoch obalových konštrukcií, či rastu plesní. Z tohto dôvodu je vhodné udržovať relatívnu vlhkosť v optimálnom rozsahu.
Výsledná relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu a na stavebných povrchoch je závislá od viacerých faktorov, predovšetkým však od:
- režimu produkcie vodnej pary v miestnosti
- režimu vetrania v miestnosti
- teploty vnútorného vzduchu, privádzaného vzduchu a teploty povrchov
- prúdenia vzduchu v miestnosti
- schopnosti stavebných konštrukcií a zariadenia adsorbovať vodnú paru počas nárastu relatívnej vlhkosti vzduchu, resp. uvoľňovať späť do vzduchu v období vysúšania vzduchu
a ďaľšie
Aby bolo možné ešte v štádiu projekcie prípadne rekonštrukcie existujúcich priestorov eliminovať potenciálne hygienické problémy bol vyvinutý simulačný program riešiaci bilanciu vodnej pary v miestnosti v interakcii s vnútornými hygroskopickými povrchmi.
Program umožňuje na základe definovane prevádzky miestnosti optimalizovať:
- povrchové úpravy povrchov a vnútorných zariadení miestnosti
- režim vetrania miestnosti
s cieľom udržiavať relatívnu vlhkosť vnútorného vzduchu v ideálnom rozsahu.
2. Matematický model
Bilancia vodnej pary v miestnosti je popísaná nasledovnou diferenciálnou rovnicou
kde:
Difúzny odpor stavebnej konštrukcie
Efektívna pentračná hĺbka vodnej pary
Na riešenie uvedených rovníc bol zostrojený v programovacom jazyku FORTRAN simulačný program PenDepth.
3. Okrajové podmienky výpočtu
Do programu je potrebné definovať nasledovné okrajové podmienky výpočtu
Materiálové a konštrukčné parametre, parametre miestnosti:
- skutočná hrúbka povrchovej vrstvy (mm)
- faktor difúzneho odporu vrstvy povrchu m (-)
- faktor difúzneho odporu vrstvy povrchu m (-)
- smernica sorpčnej izotermy x (kg/m3)
- konvektívna zložka súčiniteľa prestupu tepla jednotlivých povrchov (W/m2K)
- plocha konštrukcie (m2)
- objem zóny, napr.miestnosti (m3)
- plocha konštrukcie (m2)
- objem zóny, napr.miestnosti (m3)
- počet periodických cyklov produkcie vodnej pary za 1 deň (-)
Okrajové podmienky
Vnútorné prostredie:
- hodinový chod teploty ideálne zmiešaného vzduchu v priestore (°C)
- hodinový chod teploty jednotlivých vnútorných povrchov (°C)
- hodinový chod intenzity výmeny zduchu (h)
Vonkajšie prostredie:
- hodinový chod teploty vonkajšieho vzduchu (°C)
- hodinový chod teploty jednotlivých vnútorných povrchov (°C)
- hodinový chod intenzity výmeny zduchu (h)
Vonkajšie prostredie:
- hodinový chod teploty vonkajšieho vzduchu (°C)
- hodinový chod relatívnej vlhkosti vonkajšieho vzduchu (%)
Parametre numerického riešenia a počiatočné hodnoty
- priemerná počiatočná teplota vnútorných povrchov (°C)
- čiatočný čiastočný tlak vodnej pary vnútorného vzduchu (Pa)
- čiatočný čiastočný tlak vodnej pary na vnútorných povrchoch (Pa)
- počiatočná relatívna vlhkosť ideálne zmiešaného vzduchu (%)
- relaxačný faktor iteračného riešiča matice - preddefinované
- čiatočný čiastočný tlak vodnej pary na vnútorných povrchoch (Pa)
- počiatočná relatívna vlhkosť ideálne zmiešaného vzduchu (%)
- relaxačný faktor iteračného riešiča matice - preddefinované
4. Príklad výstupu programu
Na nasledovnom príklade je uvedená analýza vplyvu povrchovej úpravy vnútorných povrchov v miestnosti na výslednú relatívnu vlhkosť v miestnosti:
Spomedzi analyzovaných materiálov najvyšší útlm relatívnej vlhkosti vzduchu bude dosiahnutý aplikáciou neošetreného smrekového dreva s vláknami orientovanými kolmo na stenu. Z bežne používaných materiálov je najvhodnejšia vápenná omietka ktorú nasleduje vápenocementová omietka. V prípade bežnej tapety na báze celulózy je situácia o čosi komplikovanejšia. Pokiaľ chceme naplno využiť jej akumulačné schopnosti, je potrebné voliť tapetu s dostatočnou hrúbkou.
Porovnanie simulačného programu s experimentom a ďaľším simulačným programom sa nachádza na nasledovnom obrázku:
Simulačný program zvláda riešenie bilancie vodnej pary v miestnosti v interakcii s viacerými povrchmi, každý je definovaný svojimi materiálovými parametrami a povrchovými súčiniteľmi. Výstup programu je v nasledovnom grafe.
Výpočtový program je na požiadanie k dispozícii. Detailnejší opis sa nachádza v dizertačnej práci 
Literatúra:
Hens, H.: Heat, air and moisture transfer in insulated envelope parts,Final
report, Task 1 Modelling, Leuven: IEA,1996
Hansen, K.K.: Sorption isotherms, a catalogue. Department of Civil Engineering. Technical University of Denmark, 1986
MIHÁLKA, P. - MATIAŠOVSKÝ, P. Lokálne modelovanie súčiniteľov prestupu tepla, In Budova a energia 2007, ISBN 978-80-8073-960-7, Podbanské 2007, s. 19-22.
MIHÁLKA, P. - MATIAŠOVSKÝ, P. - DRŽÍK, M. Numerical modelling of local convective internal surface heat transfer coefficient In Annex 41 Whole Building Heat, Air and MoistureR(MOIST-ENG), Porto 2007.
dostupné na:
*HYPERLINK "http://www.kuleuven.be/bwf/projects/annex41/protected/data/SASOct2007PaperA41-T3-Sl-07-2.pdf"
KORONTHÁLYOVÁ, O. - MIHÁLKA, P. Vplyv vykurovacieho a vetracieho režimu na denné chody relatívnej vlhkosti vnútorného vzduchu. In Zborník prednášok Vnútorná klíma budov 2005, ISBN 80-89216-05-6, 2005, s. 79-84.