Diffusione di vapore

Molecola di acqua

Una molecola di acqua ha le dimensioni di solamente un diecimilionesimo di millimetro (0.0000001 mm) e quindi risulta pertettamente invisibile. Questo spiega anche perch i materiali che sono assolutamente impermeabili allacqua possono essere attraversati relativamente con facilit dal vapore acqueo. Se un contenitore invece di essere di vetro fosse di materiale poroso, la compensazione della pressione verrebbe raggiunta in tempi brevi. Le molecole di vapore acqueo attraverserebbero le pareti del contenitore. Questo procedimento viene chiamato diffusione di vapore acqueo. A seconda del materiale di cui sono composte le pareti, esse oppongono più o meno resistenza al vapore acqueo. 1 valore che definisce questo è il coefficiente di resistenza alla diftusione di vapore acqueo µ (si pronuncia mü). Questo indica di quante volte maggiore la resistenza al vapore di un dato materiale rispetto alb stesso spessore di aria.

Buono a sapersi!

  • L'aria ha una resistenza alla diffusione di μ = 1
     
  • La lana minerale ha una resistenza alla diffusione di μ = 1,5
     
  • Un freno vapore, p.es. Ampatex DB 90 ha una resistenza alla diffusione di μ = 60'606
     
  • Una barriera vapore, p.es. Sisalex 514 ha una resistenza alla diffusione di μ = 5'770'000

Resistenza alla diffusione

Valore sd

Se vista cosi le nostra berriera vapore Ampatex DB 90 che prima indicava un valore μ considerevole di 60'606 possiede solamente un discreto spessore dello strato d‘aria equivalente delle diffusione.

sd = valore μ x spessore in m = 60'606 x 0,00033 = 20 m

Fattori determinanti per il passaggio del vapore acqueo

La quantita di vapore che si diffonde attraversando un corpo dipende da :

1. Coefficiente di resistenza alla diffusione (μ)
2. Spessore del materiale da costruzione (d)
3. Temperatura dell'aria (ϑL) all'interno e all’esterno
4. Umidita relativa dell'aria (ϕ) all'interno e all'esterno (caduta della pressione del vapore)

Coefficiente di resistenza alla diffusione

II coefficiente di resistenza alla diffusione di vapore acqueo µ e una costante dei materiali ed e indipendente dallo spessore del loro strato. Per la pratica applicata alla costruzione non è cosi importante, poiché ogni materiale ha uno spessore diverso. Noi perciò confrontiamo la resistenza alla diffusione di un materiale usato comunemente per le costruzioni (p.es. calcestruzzo 20 cm) con la resistenza di uno strato di aria spesso 1 m. Questo valore lo chiamiamo spessore dello strato d'aria equivalente della diffusione sd e lo esprimiamo in metri (m). 

 

Buono a sapersi!

Il vapore acqueo si diffonde dalla parte con maggiore umidità assoluta dell’aria a quelle inferiore.

Diffusione di vapore

La condensazione del vapore acqueo 

Come ben sapete il vapore aequeo si muove. Succede la stessa cosa con temperature uguali all'interno e all'esterno dell'edificio a causa della differenza di umidità relativa nell'aria (ϕ) e quindi della differenza parziale di pressione Δp (si pronuneia delta p). Questa diffusione di vapore sarà innocua fintanto che sulla parte con la pressione inferiore non si abbasserà in modo determinante la temperatura dell'aria. Quando sarà il caso, potrà crearsi una situazione critica. La differenza di temperatura si indica con Δϑ (si pronuneia delta teta).

Dapprima è di grande importanza sapere che una quantità massima di vapore acqueo che può assorbire l'aria dipende soprattutto dalla temperatura dell'aria ϑ(si pronuncia teta). 

  • A 30 °C l'aria può assorbire al mass. 30,40 g/m3 di vapore acqueo (ps = 4'241 Pa).
     
  • A 20 °C l'aria può assorbire al mass. 17,31 g/m3 di vapore acqueo (ps = 2’337 Pa).
     
  • A 10 °c l'aria può assorbire al mass. 9,41 g/m3 di vapore acqueo (ps = 1’227 Pa).
     
  • A 0 °C l'aria può assorbire al mass. 4,85 g/m3 di vapore acqueo (ps = 611 Pa).
     
  • A -10°C l'aria può assorbire al mass. 2,14 g/m3 di vapore acqueo (ps = 260 Pa).
     
  • A -20°C l'aria può assorbire al mass. 0,88 g/m3 di vapore acqueo (ps = 103 Pa).

Buono a sapersi!

II dato fra parentesi indica la pressione di saturazione ps, fra il prima esempio con 30 °C e l'ultimo con -20 °C c'è una differenza di pressione del vapore Δ p di più di 4000 Pa!

Riscaldamento dell‘aria in un contenitore chiuso

Punto di partenza

Nel contenitore si trova dell'aria normale ad una temperatura di 20 °C con un'umidità relativa ϕ del 50 %. Cosi sono presenti effettivamente 8,65 g/m3 di vapore acqueo con una pressione parziale p di 1'169 Pa.

Riscaldamento di 10 °C

La temperatura è ora di 30 °C, la quantità di vapore acqueo e la pressione parziale p rimangono invariate. Siccome ora l'aria può assorbire al massimo 30,4 g/m3 di vapore acqueo, l'umidità relativa dell'aria ϕ si abbassa a 27,6 %. 

Riscaldamento di 20 °C

Anche a 40 °C la quantità di vapore acqueo e sempre di 8,65 g/m3. L'umidità relativa dell'aria ϕ è ora di 15,8 % e la pressione parziale p rimane di 1'169 Pa. 

Riscaldamento di 40 °C

Anche a 60 °C, la quantità di vapore acqueo è sempre di 8,65 g/m3. ϕ = 5,9 %, p = 1'169 Pa. 

II riscaldamento dell'aria porta quindi ad una riduzione dell'umidità relativa dell'aria ϕ dal 50% al 6%.

 

Raffreddamento dell‘aria in un contenitore chiuso

Punto di partenza

Abbiamo le stesse condizioni dell'esempio precedente: aria normale a 20 °C con un'umidità relativa ϕ del 50%. 

Raffreddamento di 10 °C

La temperatura è ora di 10 °C, sono sempre presenti 8,65 g/m3 di vapore acqueo. La pressione parziale p rimane invariata. Siccome ora l'aria è in grado di assorbire al massimo solo 9,41 g/m3 di vapore acqueo, l'umidità relativa dell'aria ϕ aumenta al 95,2%! 

Saturazione di vapore acqueo

Bei der Temperatur von 9,3 °C ist die Luft mit 8,65 g/m3 Wasserdampf vollständig gesättigt, ϕ ist jetzt 100 %. p = 1'169 Pa ist jetzt der Sättigungsdruck ps, diese Sättigungsgrenze von 9,3 °C nennt man Taupunkttemperatur ϑT (sprich Theta T).

Alla temperatura di 9,3 °C l'aria è completamente satura con 8,65 g/m3 di vapore acqueo, ϕ è ora del 100 %. p = 1'169 Pa  corrisponde ora alla pressione di saturazione ps, questo limite di saturazione di 9,3 °C si chiama temperatura del punto di condensa­zione ϑT (si pronuncia teta). 

Condensazione di vapore acqueo

Un'ulteriore riduzione della temperatura conduce inevitabilmente alla condensazione. A 5 °C l'aria può assorbire al massimo 6,8 g/m3 di vapore acqueo. i rimanenti 1.85 g si trasformano in acqua ! La pressione di saturazione ora è di soli 872Pa ! 

Questa serie può essere continuata,  il risultato è in ogni modo molto peggiore di quello ottenuto con il riscaldamento. A -20 °C ci sarebbero già 7,8 g di acqua per m3 di aria! 

 

 

La condensazione del vapore acqueo

Condensa di superficie a causa della produzione di vapore

Se viene prodotto molto vapore, p.es. facendo la doccia, il valore ϕ aumenta al 80 % a 22 °C. La temperatura del punto di condensa­zione ϑ T per questo clima è di 18.4 ° C. Se il vetro della finestra ha una temperatura di superficie inferiore a 18.4 °C, si forma l'acqua di condensa ! 

Zona di condensazione negli elementi costruttivi

La diffusione di vapore avviene a causa di un importante abbassamento di temperatura e se abbiamo un elemento costruttivo permeabile al vapore monostrato allora si può formare una zona ben evidente di condensazione. Questa si troverà in quella parte dello strato dove la temperature è inferiore a quella del punto di condensazione ϑ T.

Piano di condensazione negli elementi costruttivi

Negli elementi costruttivi a più strati a causa degli effetti incompatibili delle diverse resistenze alla diffusione si fromano dei piani di condensazione localizzati.

Condensazione sulle superfici

A 22 °C e ϕ = 50 % la temperatura del punto di condensazione ϑ T è di 11,1 °C. Se solo una parte di questa superficie ha una temperatura inferiore a 11,1 °C, p.es. ponti termici, su questa superficie si formerà della condensa con la successiva muffa.

Vapore acqueo in un edificio

Succede esattamente lo stesso quando il vapore acqueo che si sviluppa in modo continuo in un edificio, e durante il suo percorso attraverso la costruzione incontra elementi o strati d'aria che hanno temperature ϑ (Theta) inferiori a quelle rilevanti per l'ambiente interno ai fini della temperatura del punto di condensazione ϑ T (Theta T).

Buono a sapersi!

Queste condense non portano automaticamente al danneggiamento della costruzione. Spesso queste quantità sono così piccole, che possono asciugarsi da sole senza danneggiare la costruzione.

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