HC3 VOCHT
HC 3: THEORIE VOCHT
4. VOCHTTRANSPORT DOOR DAMPDIFFU SIE
4.1 DAMPDIFFUSIE IN DE LUCHT, DE WET VAN FICK:
• We beschouwen lucht als een mengsel van twee componenten: enerzijds droge lucht (zelf een
mengsel van gassen, voornamelijk N en O), en anderzijds waterdamp.
o Dit mengsel kan in zijn geheel convectief stromen (zie verder).
o Het is echter ook mogelijk dat de ene component tov. de andere beweegt zonder dat er zich
een resulterende massaverplaatsing van het mengsel voordoet.
o Vergelijk dit met het ‘verspreiden’ van een wolkje melk in een kop koffie.
• Wanneer de component waterdamp zich verplaatst tov. de droge lucht (dit is dus een relatieve
verplaatsing) spreekt men van waterdampdiffusie
• Meestal is damptransport in de lucht een gevolg van het gelijktijdig optreden van diffusie en
convectie.
o In wat volgt behandelen we beide transportverschijnselen echter afzonderlijk
• Dampdiffusie in de lucht kan enkel optreden onder invloed van een potentiaalverschil in het mengsel,
zijnde een verschil in dampdruk Δp (Pa) of dampconcentratie Δρ (kg/m 3).
o Het damptransport duurt zolang tot het concentratieverschil is opgeheven.
• Zoals de meeste transportverschijnselen (voorbeeld warmtegeleiding: eerste wet Fourier3) wordt het
waterdamptransport door diffusie in de lucht beschreven door een eenvoudige transportvergelijking,
de wet van Fick
o Het minteken duidt er op dat q, de dampstroomdichtheid door diffusie, steeds van plaatsen
met hoge naar plaatsen met een lagere dampdruk gaat
1
,HC3 VOCHT
4.2 DAMPDIFFUSIE IN POREUZE MATERIALEN
• Damptransport in poreuze materialen gebeurt door diffusie, vergelijkbaar met diffusie in lucht
o Diffusie kan alleen plaatsvinden in open poriën die toegankelijk zijn voor lucht en
waterdamp
o Materialen met grote, open poriën laten damp gemakkelijker diffunderen dan
materialen met kleine, nauwe poriën
• luchtbeweging = warmtetransport
• thermische isolatie = lucht vasthouden in kleine kamers/poriën
o → enkel lucht die verhinderd wordt te bewegen isoleert
• Om dit verschil te beschrijven gebruikt men het diffusieweerstandsgetal μ
o μ is een dimensieloos getal
o μ geeft aan hoeveel groter de weerstand tegen dampdiffusie is in het materiaal
vergeleken met een even dikke luchtlaag (bijzelfde temperatuur en druk)
• In deze context wordt μ beschouwd als een constante materiaaleigenschap
o Cellenglas heeft oneindige waarde = houden alles tegen
o Lucht heeft 1 want houdt niks tegen
o Glaswol: als je 3 maanden lang op werf laat staan dan je erna gewoon natte pluf, neemt alles
op
• De transportvergelijking voor dampdiffusie in een open poreus materiaal wordt dan
o Delta = waterdamp geleidingscoëfficiënt van materiaal
• of, met δ de waterdampgeleidingscoëfficiënt van het materiaal (s)
4.3 STATIONAIR ISOTHERM DAMPTRANSPORT
• We beschouwen enkel tijdsonafhankelijke (stationaire) dampdiffusie
o Dit is analoog aan warmteoverdracht door geleiding
o Materiaaleigenschappen blijven constant in de tijd
o Randvoorwaarden veranderen niet in de tijd
o Dit is een vereenvoudiging (idealisatie) van de werkelijkheid
o Toch is deze benadering voldoende nauwkeurig voor veel bouwfysische toepassingen
• Stationair rekenen betekent dat materialen geen waterdamp opslaan of afgeven
o Er is dus geen capacitief op- of ontladen van vocht
o Dit impliceert een stationaire (tijdsonafhankelijke) situatie
2
, HC3 VOCHT
o Materialen worden verondersteld niet-hygroscopisch te zijn
o Extra vereenvoudiging: we beschouwen eendimensionale dampdiffusie
o Diffusie gebeurt enkel in de x-richting
• !Som instromende waterdamp = soms uitstromende waterdamp!
• Analogie met stationaire, 1D warmtegeleiding (wet van Wet van Fourier)
o Daar geldt: instromende energie = uitstromende energie (behoud van energie)
o Voor dampdiffusie gebruiken we de wet van behoud van massa
• Onder aannames (1D en niet-hygroscopisch):
o instromende waterdamp = uitstromende waterdamp
o Dit geldt enkel in een stationaire situatie
• Er is een sterke analogie tussen warmtetransport en dampdiffusie in bouwfysica
4.3.1 EENDIMENSIONALE STATIONAIR ISOTHERM DAMPDIFFUSIE IN EEN ENKELVOUDIGE WAND
• Gegeven zijn:
o dikte d (m) en diffusieweerstandsgetal μ (-) van de laag (oneindig uitgestrekt)
o dampdrukken aan beide oppervlakken: p1 en p2 (Pa)
• Er zijn twee vragen te beantwoorden:
o 1. hoe verloopt de dampdruk?
o 2. hoe groot is de dampstroomdichtheid?
• 1. Het dampdrukverloop:
o Naar analogie met het temperatuurverloop is ook het dampdrukverloop in een oneindig
uitgestrekte (1-dimensionale situatie) enkelvoudige wand in stationair regime lineair en kan
het geschreven worden als:
o Druk 2 ligt lager dan druk 1
3
HC 3: THEORIE VOCHT
4. VOCHTTRANSPORT DOOR DAMPDIFFU SIE
4.1 DAMPDIFFUSIE IN DE LUCHT, DE WET VAN FICK:
• We beschouwen lucht als een mengsel van twee componenten: enerzijds droge lucht (zelf een
mengsel van gassen, voornamelijk N en O), en anderzijds waterdamp.
o Dit mengsel kan in zijn geheel convectief stromen (zie verder).
o Het is echter ook mogelijk dat de ene component tov. de andere beweegt zonder dat er zich
een resulterende massaverplaatsing van het mengsel voordoet.
o Vergelijk dit met het ‘verspreiden’ van een wolkje melk in een kop koffie.
• Wanneer de component waterdamp zich verplaatst tov. de droge lucht (dit is dus een relatieve
verplaatsing) spreekt men van waterdampdiffusie
• Meestal is damptransport in de lucht een gevolg van het gelijktijdig optreden van diffusie en
convectie.
o In wat volgt behandelen we beide transportverschijnselen echter afzonderlijk
• Dampdiffusie in de lucht kan enkel optreden onder invloed van een potentiaalverschil in het mengsel,
zijnde een verschil in dampdruk Δp (Pa) of dampconcentratie Δρ (kg/m 3).
o Het damptransport duurt zolang tot het concentratieverschil is opgeheven.
• Zoals de meeste transportverschijnselen (voorbeeld warmtegeleiding: eerste wet Fourier3) wordt het
waterdamptransport door diffusie in de lucht beschreven door een eenvoudige transportvergelijking,
de wet van Fick
o Het minteken duidt er op dat q, de dampstroomdichtheid door diffusie, steeds van plaatsen
met hoge naar plaatsen met een lagere dampdruk gaat
1
,HC3 VOCHT
4.2 DAMPDIFFUSIE IN POREUZE MATERIALEN
• Damptransport in poreuze materialen gebeurt door diffusie, vergelijkbaar met diffusie in lucht
o Diffusie kan alleen plaatsvinden in open poriën die toegankelijk zijn voor lucht en
waterdamp
o Materialen met grote, open poriën laten damp gemakkelijker diffunderen dan
materialen met kleine, nauwe poriën
• luchtbeweging = warmtetransport
• thermische isolatie = lucht vasthouden in kleine kamers/poriën
o → enkel lucht die verhinderd wordt te bewegen isoleert
• Om dit verschil te beschrijven gebruikt men het diffusieweerstandsgetal μ
o μ is een dimensieloos getal
o μ geeft aan hoeveel groter de weerstand tegen dampdiffusie is in het materiaal
vergeleken met een even dikke luchtlaag (bijzelfde temperatuur en druk)
• In deze context wordt μ beschouwd als een constante materiaaleigenschap
o Cellenglas heeft oneindige waarde = houden alles tegen
o Lucht heeft 1 want houdt niks tegen
o Glaswol: als je 3 maanden lang op werf laat staan dan je erna gewoon natte pluf, neemt alles
op
• De transportvergelijking voor dampdiffusie in een open poreus materiaal wordt dan
o Delta = waterdamp geleidingscoëfficiënt van materiaal
• of, met δ de waterdampgeleidingscoëfficiënt van het materiaal (s)
4.3 STATIONAIR ISOTHERM DAMPTRANSPORT
• We beschouwen enkel tijdsonafhankelijke (stationaire) dampdiffusie
o Dit is analoog aan warmteoverdracht door geleiding
o Materiaaleigenschappen blijven constant in de tijd
o Randvoorwaarden veranderen niet in de tijd
o Dit is een vereenvoudiging (idealisatie) van de werkelijkheid
o Toch is deze benadering voldoende nauwkeurig voor veel bouwfysische toepassingen
• Stationair rekenen betekent dat materialen geen waterdamp opslaan of afgeven
o Er is dus geen capacitief op- of ontladen van vocht
o Dit impliceert een stationaire (tijdsonafhankelijke) situatie
2
, HC3 VOCHT
o Materialen worden verondersteld niet-hygroscopisch te zijn
o Extra vereenvoudiging: we beschouwen eendimensionale dampdiffusie
o Diffusie gebeurt enkel in de x-richting
• !Som instromende waterdamp = soms uitstromende waterdamp!
• Analogie met stationaire, 1D warmtegeleiding (wet van Wet van Fourier)
o Daar geldt: instromende energie = uitstromende energie (behoud van energie)
o Voor dampdiffusie gebruiken we de wet van behoud van massa
• Onder aannames (1D en niet-hygroscopisch):
o instromende waterdamp = uitstromende waterdamp
o Dit geldt enkel in een stationaire situatie
• Er is een sterke analogie tussen warmtetransport en dampdiffusie in bouwfysica
4.3.1 EENDIMENSIONALE STATIONAIR ISOTHERM DAMPDIFFUSIE IN EEN ENKELVOUDIGE WAND
• Gegeven zijn:
o dikte d (m) en diffusieweerstandsgetal μ (-) van de laag (oneindig uitgestrekt)
o dampdrukken aan beide oppervlakken: p1 en p2 (Pa)
• Er zijn twee vragen te beantwoorden:
o 1. hoe verloopt de dampdruk?
o 2. hoe groot is de dampstroomdichtheid?
• 1. Het dampdrukverloop:
o Naar analogie met het temperatuurverloop is ook het dampdrukverloop in een oneindig
uitgestrekte (1-dimensionale situatie) enkelvoudige wand in stationair regime lineair en kan
het geschreven worden als:
o Druk 2 ligt lager dan druk 1
3
