Паропроницаемость штукатурки: Почему силиконовая штукатурка лучшая среди фасадных штукатурок? — Farbe

Паропроницаемость стен и материалов

Существует легенда о «дышащей стене», и сказания о «здоровом дыхании шлакоблока, которое создает неповторимую атмосферу в доме». На самом деле паропроницаемость стены не большая, количество пара проходящего через нее незначительно, и гораздо меньше, чем количество пара переносимое воздухом, при его обмене в помещении.

Паропроницаемость — один из важнейших параметров, используемых при расчете утепления. Можно сказать, что паропроницаемость материалов определяет всю конструкцию утепления.

Что такое паропроницаемость

Движение пара через стену происходит при разности парциального давления по сторонам стены (различная влажность). При этом разности атмосферного давления может и не быть.

Паропроницаемость — способность материла пропускать через себя пар. По отечественной классификации определяется коэффициентом паропроницаемости m, мг/(м*час*Па).

Сопротивляемость слоя материала будет зависеть от его толщины.
Определяется путем деления толщины на коэффициент паропроницаемости. Измеряется в (м кв.*час*Па)/мг.

Например, коэффициент паропроницаемости кирпичной кладки принят как 0,11 мг/(м*час*Па). При толщине кирпичной стены равной 0,36 м, ее сопротивление движению пара составит 0,36/0,11=3,3 (м кв.*час*Па)/мг.

Какая паропроницаемость у строительных материалов

Ниже приведены значения коэффициента паропроницаемости для нескольких строительных материалов (согласно нормативного документа), которые наиболее широко используются, мг/(м*час*Па).
Битум 0,008
Тяжелый бетон 0,03
Автоклавный газобетон 0,12
Керамзитобетон 0,075 — 0,09
Шлакобетон 0,075 — 0,14
Обожженная глина (кирпич) 0,11 — 0,15 (в виде кладки на цементном растворе)
Известковый раствор 0,12
Гипсокартон, гипс 0,075
Цементно-песчаная штукатурка 0,09
Известняк (в зависимости от плотности) 0,06 — 0,11
Металлы 0
ДСП 0,12 0,24
Линолеум 0,002
Пенопласт 0,05-0,23
Полиурентан твердый, полиуретановая пена
0,05
Минеральная вата 0,3-0,6
Пеностекло 0,02 -0,03
Вермикулит 0,23 — 0,3
Керамзит 0,21-0,26
Дерево поперек волокон 0,06
Дерево вдоль волокон 0,32
Кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементном растворе 0,11

Данные по паропроницанию слоев обязательно нужно учитывать при проектировании любого утепления.

Как конструировать утепление — по пароизоляционным качествам

Основное правило утепления — паропрозрачность слоев должна увеличиваться по направлению наружу. Тогда в холодное время года, с большей вероятностью, не произойдет накопление воды в слоях, когда конденсация будет происходить в точке росы.

Базовый принцип помогает определиться в любых случаях. Даже когда все «перевернуто вверх ногами» – утепляют изнутри, несмотря на настойчивые рекомендации делать утепление только снаружи.

Чтобы не произошло катастрофы с намоканием стен, достаточно вспомнить о том, что внутренний слой должен наиболее упорно сопротивляться пару, и исходя из этого для внутреннего утепления применить экструдированный пенополистирол толстым слоем — материал с очень низкой паропроницаемостью.

Или же не забыть для очень «дышащего» газобетона снаружи применить еще более «воздушную» минеральную вату.

Разделение слоев пароизолятором

Другой вариант применения принципа паропрозрачности материалов в многослойной конструкции — разделение наиболее значимых слоев пароизолятором. Или применение значимого слоя, который является абсолютным пароизолятором.

Например, — утепление кирпичной стены пеностеклом. Казалось бы, это противоречит вышеуказанному принципу, ведь возможно накопление влаги в кирпиче?

Но этого не происходит, из-за того, что полностью прерывается направленное движение пара (при минусовых температурах из помещения наружу). Ведь пеностекло полный пароизолятор или близко к этому.

Поэтому, в данном случае кирпич войдет в равновесное состояние с внутренней атмосферой дома, и будет служить аккумулятором влажности при резких ее скачках внутри помещения, делая внутренний климат приятнее.

Принципом разделении слоев пользуются и применяя минеральную вату — утеплитель особо опасный по влагонакоплению. Например, в трехслойной конструкции, когда минеральная вата находится внутри стены без вентиляции, рекомендуется под вату положить паробарьер, и оставить ее, таким образом, в наружной атмосфере.

Международная классификация пароизоляционных качеств материалов

Международная классификация материалов по пароизоляционным свойствам отличается от отечественной.

Согласно международному стандарту ISO/FDIS 10456:2007(E) материалы характеризуются коэффициентом сопротивляемости движению пара. Этот коэффициент указывает во сколько раз больше материал сопротивляется движению пара по сравнению с воздухом. Т.е. у воздуха коэффициент сопротивляемости движению пара равен 1, а у экструдированного пенополистирола уже 150, т.е. пенополистирол в 150 раз пропускает пар хуже чем воздух.

Также в международных стандартах принято определять паропроницаемость для сухих и увлажненных материалов. Границей между понятиями «сухой» и «увлажненный» выбрана внутренняя влажность материала в 70%.
Ниже приведены значения коэффициента сопротивляемости движению пара для различных материалов согласно международным стандартам.

Коэффициент сопротивляемости движению пара

Сначала приведены данные для сухого материала, а через запятую для увлажненного (более 70% влажности).
Воздух 1, 1
Битум 50 000, 50 000
Пластики, резина, силикон — >5 000, >5 000
Тяжелый бетон 130, 80
Бетон средней плотности 100, 60
Полистирол бетон 120, 60
Автоклавный газобетон 10, 6
Легкий бетон 15, 10
Искусственный камень 150, 120
Керамзитобетон 6-8, 4
Шлакобетон 30, 20
Обожженная глина (кирпич) 16, 10
Известковый раствор 20, 10
Гипсокартон, гипс 10, 4
Гипсовая штукатурка 10, 6
Цементно-песчаная штукатурка 10, 6
Глина, песок, гравий 50, 50
Песчаник 40, 30
Известняк (в зависимости от плотности) 30-250, 20-200
Керамическая плитка ?, ?
Металлы ?, ?
OSB-2 (DIN 52612) 50, 30
OSB-3 (DIN 52612) 107, 64
OSB-4 (DIN 52612) 300, 135
ДСП 50, 10-20
Линолеум 1000, 800
Подложка под ламинат пластик 10 000, 10 000
Подложка под ламинат пробка 20, 10
Пенопласт 60, 60
ЭППС 150, 150
Полиурентан твердый, полиуретановая пена 50, 50
Минеральная вата 1, 1
Пеностекло ?, ?
Перлитовые панели 5, 5
Перлит 2, 2
Вермикулит 3, 2
Эковата 2, 2
Керамзит 2, 2
Дерево поперек волокон 50-200, 20-50

Нужно заметить, что данные по сопротивляемости движению пара у нас и «там» весьма различаются. Например, пеностекло у нас нормируется, а международный стандарт говорит, что оно является абсолютным пароизолятором.

Откуда возникла легенда о дышащей стене

Очень много компаний выпускает минеральную вату. Это самый паропроницаемый утеплитель. По международным стандартам ее коэффициент сопротивления паропроницаемости (не путать с отечественным коэффициентом паропроницаемости) равен 1,0. Т.е. фактически минеральная вата не отличается в этом отношении от воздуха.

Действительно, это «дышащий» утеплитель. Что бы продать минеральной ваты как можно больше, нужна красивая сказка. Например, о том, что если утеплить кирпичную стену снаружи минеральной ватой, то она ничего не потеряет в плане паропроницания. И это абсолютная правда!

Коварная ложь скрывается в том, что через кирпичные стены толщиной в 36 сантиметров, при разности влажностей в 20% (на улице 50%, в доме — 70%) за сутки из дома выйдет примерно около литра воды. В то время как с обменом воздуха, должно выйти примерно в 10 раз больше, что бы влажность в доме не наращивалась.

А если стена снаружи или изнутри будет изолирована, например слоем краски, виниловыми обоями, плотной цементной штукатуркой, (что в общем-то «самое обычное дело»), то паропроницаемость стены уменьшиться в разы, а при полной изоляции — в десятки и сотни раз.

Поэтому всегда кирпичной стене и домочадцам будет абсолютно одинаково, — накрыт ли дом минеральной ватой с «бушующим дыханием», или же «уныло-сопящим» пенопластом.

Принимая решения по утеплению домов и квартир, стоит исходить из основного принципа — наружный слой должен быть более паропроницаем, желательно в разы.

Если же это выдерживать почему-либо не возможно, то можно разделить слои сплошной пароизоляцией, (применить полностью паронепроницаемый слой) и прекратить движение пара в конструкции, что приведет к состоянию динамического равновесия слоев со средой в которой они будут находиться.

Паропроницаемость штукатурки Caparol — Преимущества товара Unimart24

Ваш город: Не выбрано

Вход | Регистрация

org/BreadcrumbList»>
• Полезные материалы
• /
• Преимущества товара
• /
• Паропроницаемость штукатурки Caparol

Минеральная, силикатная, силиконовая штукатурки бренда Caparol имеют высокие показатели паропроницаемости. Входящие в состав данного покрытия связующие способствуют прохождению водяного пара через стены наружу, препятствуя застою влаги. Чем выше этот показатель, тем больше воздуха и влаги материал способен пропустить.

Штукатурки Caparol на основе гибридного связующего обладают отличной паропроницаемостью, благодаря инновационной технологии нано-кварцевой решетки. Высокая степень диффузии водяного пара данного материала препятствует образованию плесени и нарушению целостности покрытия в течение длительного периода.

Дополнительные изображения

Для увеличения картинки нажмите на изображение

У вас появился вопрос? Задайте его нам, мы обязательно ответим!

Акции

Скидка 15% на битумную черепицу Shinglas

Композитная черепица Luxard со скидкой 10%

Скидки до 15% на затирочные смеси White Hills

• Эксперты Юнимарт
• Преимущества Юнимарт
• Новости

Проконсультируем в строительстве

Проконсультируем в ремонте

Доставка

Пунктуальность

25 июля 2023

14 июля 2023

29 мая 2023

18 мая 2023

Статьи о товарах

Возврат к списку

Понимание паропроницаемости: ответы на ваши вопросы

Вы слышали термин «паропроницаемость» и задавались вопросом, что он означает? Нужно знать, что такое завивка? Какое это имеет отношение к строительным материалам или моему дому?

Что такое паропроницаемость?

Часто называемая воздухопроницаемостью, паропроницаемость описывает способность материала пропускать через себя водяной пар.

Если вы вспомните уроки естествознания, вы вспомните, что вода может принимать разные формы: твердую, жидкую или газообразную. Паропроницаемость относится к воде в ее газовой форме. Материалы, пропускающие водяной пар, называются водопроницаемыми.

Почему это важно?

Строители строят жилые стены из нескольких слоев материала. Один из этих слоев часто является погодным барьером. Эффективный барьер от непогоды выполняет четыре важные функции:

• Сопротивление воздуху (предотвращение прохождения воздуха через стены)
• Водонепроницаемость (защита здания от дождя)
• Прочность при строительстве
• Правильный уровень паропроницаемости

Ни одна стена или материал не идеальны, поэтому строители знают, что они должны быть готовы к тому, что жидкая вода попадет в стены, несмотря на все их усилия.

Кроме того, вода всегда старается искать более сухие места, даже в виде пара. Поскольку водяной пар может диффундировать через твердые материалы, он может найти более сухой воздух.

Вот где начинается проблема. Когда вода проникает в стены, ей нужен выход. Если у него нет выхода, он повреждает стену и вызывает рост плесени. Что еще больше усложняет ситуацию, так это то, что лучшие стратегии предотвращения проникновения водяного пара могут также задерживать водяной пар, если он не используется должным образом.

Проницаемый атмосферостойкий барьер не позволяет жидкой воде (дождю) проникать в ваши стены, позволяя водяному пару проходить сквозь них.

Как измеряется паропроницаемость?

Проницаемость материала измеряется в единицах, называемых проницаемостью. Стандартные отраслевые тесты определяют, сколько влаги может пройти через барьер за 24 часа. Эти тесты дают материалам относительную оценку, которая показывает, насколько каждый из них устойчив к прохождению паров влаги.

Материалы можно разделить на четыре основных класса в зависимости от их проницаемости:

• Паронепроницаемость: 0,1 проницаемость или менее
• Полунепроницаемый для паров: 1,0 промилле или менее и более 0,1 промм
• Полупроницаемый для паров: 10 промм или менее и более 1,0 промм
• Паропроницаемость: более 10 пром.

Материалы с более низкой проницаемостью лучше останавливают движение водяного пара. Если рейтинг проницаемости достаточно низок, материал является парозащитным. Если он действительно низкий, это пароизоляция.

Если показатель проницаемости выше 10, это не считается пароизолятором. Это водопроницаемый материал.

Как климат влияет на проницаемость?

Обычно водяной пар перемещается с теплой стороны стены на холодную. Это означает, что в северном климате он имеет тенденцию идти изнутри наружу, а на юге — снаружи. В центре страны часть года идет изнутри наружу, а часть года снаружи внутрь.

Это означает, что строителям нужны разные стратегии для разных климатических условий. Они также должны учитывать разницу между летом и зимой.

Какова паропроницаемость домашней пленки Barricade®?

Мы предлагаем полную линейку домашних салфеток для самых разных нужд. Каждая из наших оберток для дома имеет различный рейтинг проницаемости.

Остались вопросы?

У вас остались вопросы о паропроницаемости? Хотите знать, какой продукт для обертывания дома подходит для вашей работы? Свяжитесь с нами — мы будем рады ответить на ваши вопросы.

Поиск:

Последние сообщения

• Barricade® продемонстрирует угловые инновации на выставке Sunbelt Builders Show
• Barricade® представит угловую обшивку с непрерывной изоляцией на выставке IBS 2023
• Компания Barricade Building Products представит реверсивную структурно-изолированную обшивку 4-в-1 на выставке Sunbelt Builders Show 2022
• Barricade Building Products продемонстрирует энергоэффективные строительные оболочки на выставке IBS 2022
• Радости и проблемы лепного дома

Измерение паропроницаемости земляных штукатурок с использованием небольших аэродинамических труб при переменных режимах воздушного потока

1 Введение

Местные природные строительные материалы, такие как необработанная земля или строительные материалы на биологической основе, становятся все более заметными из-за их низкого воздействия на окружающую среду [1 , 2]. Земля как строительный материал актуальна в связи с ее высокой доступностью [3] и возможностью использования в качестве конструкционного и несущего материала [4, 5]. Многие исследовательские работы также предполагают, что земля оказывает положительное влияние на внутреннюю среду. На самом деле комфорт в жилищах зависит как от температуры, так и от влажности [6]. Таким образом, благодаря их пассивному влагорегулирующему потенциалу [7,8,9] земляные материалы могут улучшить комфорт в помещении при одновременном снижении потребления энергии через системы HVAC [10, 11].

Моделированию гигротермических связей в конструкционных материалах посвящены многочисленные исследования (например, [12, 13]). Это привело к разработке многочисленных моделей на нескольких уровнях сложности. Например, метод Глейзера, который классически используется для оценки риска образования конденсата, основан на предположении о постоянном состоянии и не принимает во внимание процессы сорбции воды, в то время как другие модели, скорее предназначенные для точного количественного определения тепловых и массовых взаимодействий, принимают во внимание учитывать различия между процессами адсорбции паров и десорбции [14] или даже вводить локальные неравновесные условия [15]. В любом случае, несмотря на их различия, все эти модели основаны на уравнении баланса тепла и массы, и их точность сильно зависит от качества некоторых ключевых входных параметров, таких как собственная паропроницаемость [16]. Это последнее обычно определяется с помощью испытаний в мокрой и сухой ванне. Даже если это стандартизированные тесты [17], они обычно приводят к малонадежным результатам для гигроскопичных строительных материалов, таких как необработанная земля или строительные материалы на биологической основе. Эта проблема была подчеркнута кампаниями по круговой системе, которые дали ошибки до 45% для теста в сухом тигле и 43% для теста во влажном тигле [18] для одного и того же материала. Согласно [19], наиболее важными параметрами испытаний, влияющими на воспроизводимость чашечного метода, являются толщина материала, метод уплотнения и граничные условия. Закрепив их и наложив повышенную скорость воздуха над образцами, им удалось уменьшить ошибки до 10% и 14% соответственно для испытаний в сухой и влажной чашках [19]. Пазера и Салонваара [20] также исследовали граничные условия влажности, создаваемые различными солями и осушителями. Состояние 0 % относительной влажности, например, является нереалистичным значением, поскольку измеренные значения показывают быстрое увеличение, менее чем за 24 часа они достигают 10 % относительной влажности [20]. Предыдущие исследования [21, 22] показали важность толщины для результатов измерений одного и того же материала. Был сделан вывод, что чашечные испытания не дают непосредственно собственной паропроницаемости материала, но всегда показывают кажущуюся проницаемость, которая является комбинацией свойств поверхности и материала. Уменьшение толщины материала приводит к уменьшению сопротивления диффузии пара, но внешнее поверхностное сопротивление диффузии пара останется неизменным, и если не вносить поправку, это, следовательно, приводит к изменению расчетной паропроницаемости. Чтобы избежать этой проблемы, стандарт ISO [17] рекомендует достаточно толстые материалы и скорость воздуха над образцами не менее 2 м/с для очень проницаемых материалов. Однако эту рекомендацию трудно выполнить, и ее может быть недостаточно для материалов с высокой проницаемостью. Предыдущие исследования показывают, что скорость воздуха продолжает влиять на результаты даже при скорости вентиляции выше 2 м/с [21]. Кроме того, некоторые авторы подчеркивали техническую сложность эффективного контроля этого параметра, особенно в климатических камерах [21]. Наконец, известно, что режим течения (т. е. ламинарный или турбулентный) влияет на коэффициент поверхности массопереноса, в то время как его трудно контролировать в установках, обычно используемых для экспериментов с сухими и смачиваемыми чашками [23]. В связи с этим в данной статье исследуется влияние различных скоростей воздуха и режимов потока на результаты испытаний земляных штукатурок на паропроницаемость. Две разные небольшие низкоскоростные аэродинамические трубы разработаны для создания контролируемых условий над испытательными чашками. Одна аэродинамическая труба предназначена для поддержания ламинарного потока, а вторая остается в турбулентном режиме. Скорости воздуха установлены на постоянные значения примерно 1, 2 и 3 м/с. Результаты анализируются относительно поправки, предложенной в предыдущих исследованиях [21, 22], и приводят к некоторым предложениям по повышению надежности испытаний на паропроницаемость.

2 Материалы и методы

2.1 Описание используемых земляных штукатурок

На основе классических рекомендаций по почвенно-песчаным смесям для земляных штукатурок составы образцов были разработаны таким образом, чтобы они были достаточно репрезентативными для настоящей земляной штукатурки [24], с использованием переменного гранулометрического состава кремнистого песка и содержания земли.

Грунт был взят из существующей утрамбованной земляной конструкции, расположенной в Данье в регионе «Овернь-Рона-Альпы» на юго-востоке Франции. Его просеивали на очень мелкую фракцию 60 \(\upmu\)м. Полученный материал, состоящий примерно на 26% из фракции глины (менее 2 \(\upmu\)м), в остальной части этого документа обозначается как «земля». На основании полуколичественного анализа, проведенного лабораторией ERM во Франции (Пуатье), глинистые фракции состоят из слоистых иллита/смектита (17% от общего количества земли), набухающих глин и каолинита (9%).% от общей массы земли).

Изготовление образца подробно описано в [25]. Песок и землю смешивали в сухом виде, затем добавляли достаточное количество воды, это количество было предварительно определено для достижения правильной удобоукладываемости штукатурки. В образцах типа А то же соотношение песок/земля сохранялось постоянным, но с переменным размером частиц песка. Напротив, образцы типа B имеют одинаковый размер частиц песка, но переменное соотношение песок/земля. Основные характеристики составов земляных штукатурок приведены в таблице 1. 9{\ circ} \) C, 50% HR) перед тестированием.

Полноразмерная таблица

2.2 Измерение проницаемости для водяного пара

2.

2.2.2 Применяемые поправки

Измерение во время испытания смачиваемой крышкой дает изменение массы во времени. Его линейная корреляция дает наклон G :

$$\begin{aligned} G=\frac{\text {d}m}{\text {d}t} \end{aligned}$$

(1 )

Для получения кажущейся паропроницаемости материала (обозначается \(\delta _p\)), наклон корректируется с учетом площади поверхности экспонированного образца (обозначается A ) и градиента давления пара (равного в \(\Delta p_v / d_m\), где \(\Delta p_v=(\varphi _c-\varphi _r) p_v^{sat}\), при \(p_v^{sat}=2340\) Pa пар давление насыщения при 20 \(^{\circ }\)C и \(d_m\) толщина образца):

$$\begin{aligned} \delta _p=\frac{G \ d_m}{A \ \Delta P_v} \end{aligned}$$

(2)

Эта кажущаяся паропроницаемость, как описано в [21, 22] и проиллюстрировано на рис. *\), фактически равна: 9*=\frac{d_m}{\delta _p}= Z_m + Z_a + Z_s \end{align}$$

(3)

с

$$\begin{align} Z_a=\frac{d_a}{ \дельта_а} \ ; \ Z_m=\frac{d_m}{\delta _{p,c}} \ ; \ Z_s= \frac{1}{\beta } \end{aligned}$$

(4)

где \(d_a\) — толщина слоя воздуха внутри чашки, \(\delta _a\) — коэффициент свободной диффузии пара в воздухе, \(\beta\) — коэффициент поверхностного парообмена и \(\delta _{p,c}\) — эффективная паропроницаемость материала, которая, таким образом, записывается в виде :

$$\begin{aligned} \delta _{p,c}= \frac{d_m}{Z_m} = \frac{G \ d}{A \\Delta p_v — G \left( Z_a + Z_s \right ) } \end{aligned}$$

(5)

В [21] они пришли к выводу, что значение \(Z_s\) довольно трудно предсказать, особенно для материалов с высокой проницаемостью, и, таким образом, необходимы дополнительные измерения. необходимо оценить его стоимость. Это было подтверждено [22].

Стойкость к диффузии водяного пара в смачиваемой чашке в сборе

Изображение в натуральную величину 9{ISO}=\frac{G \ d_m}{A \\Delta p_v — G \ Z_a} \end{aligned}$$

(6)

Следовательно, начало линии регрессии, показанной на рис.  2, когда толщина материала приближается к нулю, представляет оставшееся поверхностное сопротивление пленки \(Z_s\).

Принцип измерения сопротивления поверхностной пленки \(Z_s\). Испытуемый образец представлен черным цветом, слой воздуха – белым, физиологический раствор – серым, а зона внутри пунктирных линий соответствует поверхностной пленке 9.0007

Увеличить

3 Конструкция малой тихоходной аэродинамической трубы (МЛАДУТ)

Для контроля режима воздушного потока над чашками для испытаний на паропроницаемость были спроектированы две МАЛАТ. Первая аэродинамическая труба направлена ​​на создание турбулентных условий, очень похожих на те, которые должны быть достигнуты в вентилируемом боксе или климатической камере, но с однородными и повторяемыми условиями для каждого образца. Второй направлен на достижение ламинарного потока над чашками. Эти два типа туннелей использовались для сравнения влияния различных режимов течения на сопротивление поверхностной пленки. Размер туннелей был выбран таким, чтобы можно было измерить как минимум три маленькие чашки. Вентиляция была обеспечена 12-сантиметровым вентилятором, а конструктивные элементы тоннелей выполнены из пенокартона.

3.1 Турбулентная аэродинамическая труба

Схематическая конструкция аэродинамической трубы представлена ​​на рис. 3. Она состоит из трех частей: камеры испытаний, зоны сжатия и зоны вентиляции. Зона сжатия была спроектирована для достижения однородных скоростей воздуха 1 м/с, 2 м/с и 3 м/с внутри испытательной камеры. Обычно считается, что для течения в круглом или прямоугольном канале число Рейнольдса ниже 2000 указывает на ламинарное течение, выше 4000 — на турбулентный режим, диапазон от 2000 до 4000 соответствует переходному режиму [27]. Вследствие этого геометрия испытательной камеры была разработана таким образом, чтобы получить число Рейнольдса выше 4000 независимо от тестируемой скорости вентиляции, то есть 1 м/с, 2 м/с и 3 м/с. Для этого вычислялось число Рейнольдса по уравнению 7 для скорости воздуха.

$$\begin{aligned} \hbox {Re}=\frac{U\cdot D_h}{\nu _c} \end{aligned}$$

(7)

где U скорость воздуха измеренный в туннеле, \(D_h\) — гидравлический диаметр и \(\nu _c\) — кинематическая скорость воздуха. Гидравлический диаметр прямоугольного сечения рассчитывается как:

$$\begin{aligned} D_h=\frac{2 a b}{a+b} \end{aligned}$$

(8)

, где a высота камеры испытания и b ее ширина.

Кроме того, во избежание краевых эффектов зона контакта между потоком воздуха и образцом должна быть удалена на расстояние \(\дельта\) от стенок туннеля. Согласно [27], \(\delta\) можно аппроксимировать соотношением:

$$\begin{aligned} \delta \ приблизительно \frac{b}{\sqrt{R_e}} \end{aligned}$$

(9)

Учитывая все эти ограничения, значения \(a= 5\) см и \(b=15\) см. Они приводят к числам Рейнольдса, приведенным в таблице 2.

Наконец, расстояние \(L_e=30\) см между концом области сокращения и первой чашкой было установлено, чтобы обеспечить стабилизацию воздушного потока в испытательной камере. В соответствии с распространенными формулами динамической длины установки это значение может показаться немного маленьким для самых высоких скоростей воздуха, достигнутых в этом исследовании. Однако по практическим причинам было невозможно превысить эту длину, и эффективная относительная однородность воздуха была успешно оценена после.

3.2 Ламинарная аэродинамическая труба

Туннель состоит из пяти частей: отстойной камеры, зоны сжатия, испытательной камеры, диффузора и зоны вентиляции (см. рис. 4). Соты были напечатаны на 3D-принтере, а конструкция экрана изготовлена ​​из перфорированной тонкой доски. Для достижения правильного ламинарного течения размеры и вход воздуха в туннель были спроектированы в соответствии с рекомендациями, приведенными в [28, 29]. Значения, полученные для основных характеристик , приведены в таблице 3. По практическим причинам конструкция усадки не могла идеально соответствовать форме кривизны в соответствии с уравнением, данным Беллом и Метой [28]. {\ circ } \), чтобы избежать локального отклонения потока. Ламинарный режим и эффективная однородность потока также были успешно оценены после.

Полная таблица

Схематическое изображение ламинарной мини-аэродинамической трубы

Изображение в натуральную величину

3.3 Скорость воздуха и режим течения в аэродинамической трубе 9000 9

Ан была проведена экспериментальная кампания, чтобы проверить, правильно ли работает SLSWT. Сначала режим течения проверялся тестом визуализации. Для этого к сетке на участке туннеля были прикреплены небольшие веревочки (см. рис. 5). Движение этих нитей (или пучков) должно зависеть от характера режима течения. Турбулентный режим обычно приводит к беспорядочным движениям, в то время как неподвижные и параллельные струны более характерны для ламинарных течений. Это испытание проводилось при скоростях вентиляции, близких к 1 м/с, 2 м/с и 3 м/с для двух туннелей. Это приводило к тому, что струны оставались параллельными и неподвижными направлению потока для ламинарного туннеля, в то время как в случае турбулентного туннеля были замечены некоторые колебания. Судя по этим наблюдениям, оба туннеля реагируют так, как задумано.

Экспериментальная визуализация режима течения с пучковым тестом в турбулентной А и В ламинарной аэродинамических трубах

Увеличенное изображение

Скорость воздуха также проверялась в аэродинамических трубах. Измерения проводились с использованием цифрового анемометра (Delta Ohm HD2103.1) для скоростей около 1 м/с, 2 м/с и 3 м/с для турбулентного туннеля и для скоростей около 0,5 м/с, 1 м/с, 1,5 м/с, 2 м/с и 3 м/с для ламинарного тоннеля. Результаты представлены на рис. 6.

В турбулентном туннеле скорость воздуха постепенно увеличивалась по мере удаления от сужения. При любых условиях разница скоростей между чашкой 3 и чашкой 1, деленная на среднее значение скорости, приводила к относительной разнице в 8%, что считалось приемлемым.

В ламинарном туннеле измерялась постоянная скорость воздуха независимо от положения измерения (относительная разница менее 3%).

Измеренная скорость воздуха в турбулентном ( A ) и ламинарный ( B ) туннель. Положение стаканов обозначено вертикальными пунктирными линиями

Изображение в полный размер

Наконец, было проверено влияние положения стакана внутри туннелей. Для этого были проведены испытания на паропроницаемость в неблагоприятных условиях. Образцы песка с коэффициентом паростойкости, близким к 1, испытывали при меньшей скорости вентиляции в ламинарном и турбулентном тоннелях. Такой выбор материала был мотивирован простотой изготовления идентичных образцов, более проницаемых, чем исследуемые пластыри. Этот эксперимент привел к одинаковым вариациям массы независимо от положения чашки в каждом туннеле, что позволяет сделать вывод о том, что это не оказывает существенного влияния на полученные результаты. 9{ISO}\) — паропроницаемость материала, определяемая уравнением 6. Для ясности, \(\mu _c\) будет паропроницаемостью, основанной на полностью скорректированных значениях паропроницаемости материала:

$$\begin{aligned} \mu _c=\frac{\delta _a} {\delta _{p,c}} \end{aligned}$$

где \(\delta _{p,c}\) — скорректированная паропроницаемость, определяемая уравнением (5). Далее в этой статье \(\mu\) будет обозначаться как «скорректированный коэффициент сопротивления ISO», а \(\mu _c\) будет называться «скорректированный коэффициент сопротивления».

Все измерения, проведенные на образцах земляной штукатурки при переменных конвективных условиях, показали аналогичные изменения \(\mu\). Пример приведен на рис. 7 для образца А9, для большинства режимов течения и скорости воздуха наблюдается уменьшение \(\mu\) с толщиной материала. Изменение толщины материала является типичным результатом и обсуждалось в нескольких предыдущих работах [21, 22]. Применение поправок, описанных в разделе 2. 4.2, позволяет преодолеть эту проблему и, по-видимому, дает более надежные результаты, основанные на предыдущих исследованиях. [22]. Это изменение из-за толщины проявляется во всех условиях, но кажется менее важным при скорости 3 м/с в турбулентном и ламинарном потоке. Для того же образца скорректированные значения (\(\mu _c\)), показанные на рис. 7, более стабильны независимо от режима течения или скорости воздуха.

\(\mu\) ( A ) и \(\mu _c\) ( B ) значения, полученные для различных скоростей воздуха и режимов течения образца A9 (St, статический; L , ламинарный; T, турбулентный)

Увеличенное изображение

Аналогичные результаты были получены с другими образцами. В частности, результаты скорректированного по ISO коэффициента сопротивления (\(\mu\)) для скорости воздуха 3 м/с в турбулентном и ламинарном потоке для каждого образца показаны на рис. 8. Первое наблюдение, которое можно сделать заключается в том, что даже когда режим потока эффективно поддерживается выше 2 м/с, как это рекомендовано стандартом, влияние толщины и, следовательно, сопротивления поверхностной пленки все еще заметно. В некоторых случаях разница между ламинарным и турбулентным течением может быть значительной, как это имеет место для образцов A3 и B3. Никакого очевидного объяснения этой разницы, основанной на природе материалов, найти не удалось. Однако это может быть дополнительно исследовано с использованием дополнительных измерений, таких как шероховатость поверхности. Действительно, шероховатость поверхности может усиливать влияние сопротивления поверхностной пленки и, следовательно, влияние режима и скорости течения. Эти измерения проводились в одной и той же лаборатории и с одним и тем же оператором, при измерениях в разных лабораториях можно ожидать еще большую вариацию, как это было ранее замечено в работе [18].

Изменение коэффициента сопротивления водяному пару с поправкой ISO (\(\mu\)) в зависимости от толщины для всех образцов в турбулентном (T) и ламинарном (L) потоках со скоростью воздуха 3 м/с

Изображение в натуральную величину

Для дальнейшего анализа этих результатов стандартное отклонение измеренных \(\mu\) и \(\mu _c\) для всех образцов (т. е. на основе 36 значений на состав) приведено в таблице. 4. Когда применяется только поправка на сопротивление воздушной прослойки в чашке, стандартное отклонение составляет от 12 до \(30\%\) от среднего значения. После применения коррекции поверхностной пленки наблюдается значительное снижение стандартного отклонения (в среднем около 50%).

В заключение, эти результаты показывают, что даже при скорости воздуха выше рекомендуемой стандартом 2 м/с влияние сопротивления пленки внешней поверхности не полностью компенсируется, и что необходимо применять поправку на поверхность, чтобы достигать надежных результатов.

Полноразмерная таблица

4.2 Проверка поправки на поверхностную пленку

Хотя параметры поверхности, несомненно, будут влиять на кажущийся водяной пар проницаемость испытуемого материала, внутренние параметры материала, безусловно, будут играть первостепенную роль. Затем рассмотрение скорректированных и скорректированных по ISO коэффициентов сопротивления водяному пару вдоль внутреннего параметра материала, такого как плотность, может помочь понять согласованность ее значений, измеренных в переменных условиях. Действительно, известно, что если распределение частиц материала по размерам мало варьируется, сопротивление водяному пару будет иметь тенденцию к увеличению с увеличением плотности, в частности, благодаря уменьшению пористости [7]. Для этого анализа условия испытаний и оператор для каждого образца одинаковы. Кроме того, каждый образец сделан из одной и той же земли. Таким образом, единственными измененными параметрами являются соотношение земли и песка и размер частиц песка. В частности, было обнаружено, что плотность увеличивается с увеличением отношения песка к земле.

С этой целью на рис. 9 и 10 сравнивают коэффициент сопротивления водяному пару по эталону \(\mu\) и коэффициент с поправкой \(\mu _c\) в зависимости от плотности для каждого образца при турбулентном и ламинарном течении. Результаты показывают, что при ламинарном, как и при турбулентном течении, коэффициент \(\mu\) представляет большее расхождение со скоростью для одного и того же материала (каждая плотность представляет один состав), и его изменение в зависимости от плотности, по-видимому, не следует какой-либо четкой тенденции. С другой стороны, в случае скорректированного коэффициента \(\mu _c\) и, в частности, для турбулентных режимов течения, расхождения из-за скорости воздуха уменьшаются, а общее увеличение \(\mu _c\) с плотность как бы обретает форму. Следовательно, наблюдается более логичное явление, и можно указать на интерес этой коррекции поверхности, когда материал той же природы испытывается в тех же условиях.

\(\mu\) ( A ) и \(\mu _c\) ( B ) по плотности для разных скоростей при турбулентном течении

Полноразмерное изображение

\(\mu\) ( A ) и \(\mu _c\) ( B ) по плотности для различных скоростей при ламинарном течении

Изображение в натуральную величину

4.

Однако, вопреки тому, что можно было бы ожидать, прямой корреляции между сопротивлением поверхностной пленки и скоростью воздуха не наблюдается. В турбулентном потоке ожидается более неустойчивое поведение, однако можно заметить, что значения немного меньше разбросаны, чем в ламинарном потоке. В турбулентном потоке три образца (A1, B1 и A9) фактически показывают уменьшение скорости воздуха, что является ожидаемым поведением, в то время как два других демонстрируют более неравномерное развитие.

Рис. 11 92\) с Па/кг для А3. Одним из объяснений, которое стоило бы проверить, могут быть параметры поверхности образца (например, топография), поскольку известно, что на последний влияет как соотношение земли и песка, так и распределение частиц песка по размерам [25].

Как уже упоминалось во введении к данному документу, испытания в мокром и сухом тигле имеют низкую надежность из-за влияния переменных конвективных условий над тиглем. В этом исследовании результаты показывают, что увеличение скорости воздуха снижает сопротивление поверхностной пленки в турбулентных условиях, в то время как оно остается стабильным в ламинарных условиях. Однако в обоих случаях для получения приемлемых результатов по-прежнему требуется корректировка сопротивления поверхностной пленки. По нашим результатам можно было изучить влияние конвективных условий. Следует, однако, отметить, что из-за большего количества испытанных образцов и условий повторение серий не применялось. Чтобы преодолеть это ограничение, была проведена проверка изменения массы трех идентичных образцов песка, которая показала идеальную корреляцию. Образец песка можно рассматривать как идеальную копию, однако изготовление образцов глиняной штукатурки также было выполнено в лаборатории с большой осторожностью, что уменьшило потребность в повторениях из-за неоднородности материала. Очевидно, что использование повторных образцов рекомендуется для материалов, изготовленных не в лаборатории, для повышения надежности измеренной паропроницаемости.

5 Заключение

В этом исследовании изучалось влияние скорости воздуха и режима потока на измерение паропроницаемости земляных штукатурок. Аэродинамические трубы были специально разработаны, чтобы соответствовать размерам используемых чашек и обеспечить либо ламинарный, либо турбулентный режимы потока. Используемые вентиляторы позволяли изменять скорость воздуха над чашками. Метод испытания смачиваемой чаши использовался для определения стойкости к водяному пару образцов земляной штукатурки в условиях переменной конвекции. Несколько толщин штукатурок позволили определить сопротивление поверхностной пленки на поверхности грунтовых штукатурок. Результаты показали, что независимо от режима течения или скорости воздуха сопротивлением поверхностной пленки нельзя пренебрегать при оценке паропроницаемости земляных штукатурок. Это означает, что для материалов с высокой проницаемостью измерения всегда должны выполняться для 3 разных толщин одного и того же материала. Учет поверхностного сопротивления позволяет уменьшить как минимум вдвое измеряемые стандартные отклонения.

Реализация этой поправки оказывает существенное влияние на показатели, так как приводит к снижению эффективной паропроницаемости испытуемых образцов примерно на 30 % и до 50 %. Наконец, сравнение скорректированной паропроницаемости с плотностью материала, которая является неотъемлемым свойством материала, также дает дополнительную уверенность в значениях. Другим важным результатом является то, что сопротивление поверхностной пленки, по-видимому, сильно зависит от скорости воздуха в режиме турбулентного потока, в то время как оно оказалось достаточно стабильным для данного состава в режиме ламинарного потока. В заключение, возможно, следует рассмотреть возможность использования аэродинамических труб, обеспечивающих ламинарный или турбулентный поток воздуха, для получения более воспроизводимых результатов испытания на паропроницаемость. В частности, было обнаружено, что турбулентная аэродинамическая труба, которая позволяет применять контролируемую скорость воздуха над чашками, приводит к точным и воспроизводимым результатам.