Pomiar Wilgotności w Budownictwie: Wytyczne i Normy
- Szczegóły
Odpowiedź na pytanie, jaka wartość wilgotności jest najbardziej wskazana w budynkach, nie jest prosta. Oczywiście wilgotność w budynkach nie może być dowolna. Człowiek jest w stanie zaakceptować zmiany wilgotności względnej powietrza w stosunkowo szerokim zakresie.
Wpływ Wilgotności na Komfort i Zdrowie
Dlaczego za niska lub za wysoka wilgotność powietrza jest niebezpieczna dla osób przebywających w pomieszczeniach biurowych? Jak wynika z przeprowadzonych badań, niższa wilgotność powietrza w pomieszczeniach sprzyja lepszej ocenie przez użytkownika warunków panujących w pomieszczeniu [2]. Potwierdza się to szczególnie przy jednoczesnej stosunkowo niskiej temperaturze powietrza. Z kolei wilgotności względnej wyższej od 50% przypisuje się wzrost narażenia na grypę i przeziębienia, a także zwiększoną emisję VOC (Volatile Organic Compounds - lotne związki organiczne). Jeszcze wyższa wilgotność powietrza sprzyja rozwojowi grzybów pleśniowych oraz związanych z tym reakcji alergicznych i zatruć toksynami. Silnie zawilgocone środowisko wewnętrzne powoduje również wzrost występowania chorób reumatycznych [6].
Niebagatelne znaczenie ma również zapotrzebowanie na energię konieczne do aktywnego regulowania wilgotności powietrza. Biorąc pod uwagę wszystkie z powyższych ograniczeń, zakres optymalny wilgotności względnej powietrza to przedział od 30 do 50% RH. Wartości niższe (wilgotność względna ok. 30% RH) należy uznać za bardziej właściwe dla okresu zimowego, a wyższe (wilgotność względna ok.
Normy Wilgotności Względnej
Szczegółowe wymagania dotyczące wilgotności powietrza wewnętrznego zawarto w wycofanej przez PKN normie PN-B-03421:1978 [3] oraz w przyjętej normie europejskiej PN-EN-15251:2012 [4]. Zgodnie z wycofaną normą (choć ciągle jeszcze popularną, używaną i co najważniejsze powołaną w warunkach technicznych) za optymalne wartości wilgotności względnej należy uznać przedział 40-60% RH, a za dopuszczalne do 30% RH w okresie zimy i do 70% RH latem. Dla najwyższego poziomu oczekiwań (kategoria I) rekomendowana wartość w przypadku nawilżania to 30% RH, a w przypadku osuszania - 50% RH, dla kategorii II odpowiednio 25% RH i 60% RH, dla kategorii III odpowiednio 20% RH i 70% RH. W normie znajduje się również zapis zalecający ograniczenie zawartości wilgoci w powietrzu do 12,0 gH2O/kg (jest to tożsame z wytycznymi amerykańskimi - norma ASHRAE 55 2017 [1] nie precyzuje minimalnej wartość wilgotności, lecz jedynie ogranicza wartość maksymalną również do poziomu 12,0 gH2O/kg).
Dodatkowo rozporządzenie [5] wymaga, aby wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych do pracy z monitorami ekranowymi nie była mniejsza niż 40% RH (bez względu na typ monitora). Zapis ten pochodzi jeszcze z lat 80. XX w.
Przeczytaj także: Filtracja i przepływ powietrza w silnikach spalinowych
Metody Regulacji Wilgotności
Nawilżanie Powietrza
Nawilżanie parowe wykorzystujące elektryczne wytwornice pary jest najpopularniejszym sposobem na wzrost wilgotności powietrza. Para wytworzona przez wytwornicę może być wprowadzana bezpośrednio do pomieszczenia (nawilżanie lokalne - miejscowe) lub wprowadzana lancą do kanału wentylacyjnego i dystrybuowana razem z powietrzem (nawilżanie centralne). Popularność elektrycznych wytwornic pary wynika z wygody stosowania i możliwości dokładnego regulowania wydatku pary. Do urządzenia należy doprowadzić jedynie wodę (w niektórych przypadkach zdemineralizowaną) oraz energię elektryczną. Należy także zapewnić bezproblemowe odprowadzanie niewykorzystanej wody.
Nawilżacze parowe montowane są zazwyczaj w głównych przewodach wentylacji nawiewnej za centralą wentylacyjno-klimatyzacyjną. Proces mieszania wygenerowanej pary wodnej i powietrza wymaga zapewnienia odpowiednio długiego, prostego odcinka przewodu wentylacyjnego za przekrojem, w którym doprowadzono parę. Elektryczne wytwornice pary mogą działać na dwa sposoby. Pierwszy z nich to odparowanie wody na skutek przepływu prądu między elektrodami umieszczonymi w cylindrze wypełnionym wodą. Regulacja wydajności wynika ze zmiany poziomu wody wypełniającej cylinder i jest możliwa tylko w ograniczonym zakresie. Drugi sposób wykorzystuje rezystancyjne elementy grzejne. Zmiana sposobu powstawania pary umożliwia dużo dokładniejszą regulację wilgotności powietrza (nawet do ±0,5% RH). W tym przypadku konieczne jest najczęściej zasilanie wodą zdemineralizowaną.
Podstawową wadą elektrycznych wytwornic pary jest wysoki koszt energii elektrycznej (wytwornica zasilana gazem ziemnym jest rodzajem kotła parowego i jest to rozwiązanie mało popularne, jeśli nawilżacz jest jedynym odbiornikiem pary). Zużycie energii elektrycznej można znacznie ograniczyć, stosując nawilżanie wodne. Energia elektryczna jest używana jedynie do rozpylenia wody do postaci drobnego aerozolu. Kropelki wody, odparowując, pobierają ciepło z powietrza, powodując obniżenie temperatury.
Nawilżanie wodne było technologią powszechnie stosowaną do lat 80. XX w. Odkrycie łatwo namnażającej się w wodzie termofilnej bakterii legionella pneumophila spowodowało gwałtowny spadek popularności tych systemów.
Osuszanie Powietrza
Najczęściej osuszanie powietrza realizowane jest łącznie z chłodzeniem (klimatyzacją) przez wykroplenie pary wodnej na powierzchni chłodzącej. Warunkiem koniecznym wystąpienia wykroplenia jest uzyskanie temperatury powierzchni wymiennika niższej od temperatury punktu rosy. Praca chłodnicy w trybie osuszania powoduje najczęściej nadmierne wychłodzenie powietrza. Konieczne jest wtedy wtórne podgrzanie powietrza nawiewanego, aby wprowadzone do pomieszczenia nie powodowało dyskomfortu użytkowników. Przyczynia się to do znacznego zapotrzebowania na energię zarówno chłodniczą, jak i cieplną.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Jeśli wymagania co do wilgotności nie są nazbyt rygorystyczne, to najczęściej można ze sterowania wilgotnością w okresie letnim zrezygnować. W pomieszczeniach specjalnych (magazyny, muzea, basen) można stosować osuszacze lokalne kondensacyjne (działające na podobnej do powyższej zasadzie) lub osuszacze absorpcyjne, w których wilgoć pochłaniana jest przez materiał osuszający (desykant). Materiał ten jest regenerowany przez drugi strumień powietrza o odpowiednio mniejszej wilgotności względnej.
Pomiar Wilgotności Podkładu i Ścian
Dokładny i prawidłowy pomiar wilgotności podkładu to jedna z pierwszych i najważniejszych czynności, od których zaczyna pracę profesjonalny posadzkarz. Ta zasada dotyczy nie tylko o parkieciarzy. Wilgoć nie oznacza całej wody zawartej w wylewce. Uszkodzeniom może ulec nie tylko posadzka, ale również podkład. Najbardziej narażone na wilgoć resztkową pozostawioną w podkładach są podłogi drewniane. Długotrwały kontakt drewna z wilgocią prowadzi do pęcznienia oraz deformacji drewna. W pierwszej fazie podnoszą się boczne krawędzie deszczułek.
Wilgoć resztkowa, którą zostawimy w podkładzie prędzej czy później będzie próbowała “uciec” na powierzchnię. W świetle przepisów to posadzkarz powinien zadbać o odpowiednią ocenę podłoża. Inwestor może nie znać konsekwencji oraz skutków decyzji o montażu posadzki na wilgotnym podłożu.
Wartości graniczne zależą od rodzaju podkładu i posadzki, która będzie na nim instalowana. Ze względu na brak norm budowlanych w Polsce (odnośnie do parametrów), najczęściej przyjmuje się wytyczne ITB. Pamiętaj, że wartości narzucone przez producenta posadzki, są traktowane jako nadrzędne, więc stosuj się do nich w pierwszej kolejności. ITB nie rozgranicza swoich wytycznych dotyczących wilgotności podkładu dla różnych rodzajów posadzek.
Posadzki z mikrocementu, będącego mieszanką żywic i cementu mają większą paro przepuszczalność niż tradycyjne okładziny podłogowe. W związku z tym producenci dopuszczają wyższą wilgotność resztkową (4% CM) i w przypadku tego typu posadzek należy przede wszystkim stosować się do zapisów w kartach technicznych producenta. Pamiętaj, że żywica będąca składnikiem posadzki ogranicza odparowywanie wody. Zachowaj ostrożność, zwłaszcza w przypadku podkładów grzewczych.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
W przypadku instalowania posadzek na podkładach innych niż wymienione powyżej skonsultuj się bezpośrednio z producentem posadzki. Jeśli jesteś naprawdę doświadczonym posadzkarzem, powinieneś “gołym okiem” określić, czy podkład jest wilgotny. Na zbyt dużą wilgotność podkładu może też wskazywać wysoka wilgotność powietrza w pomieszczeniu. W takich warunkach podkład nie może oddawać nadmiaru wilgoci, nawet gdy minął już książkowy czas wiązania jastrychu.
Metody Pomiaru Wilgotności Podkładu
- Orientacyjna metoda oceny wilgotności podłoża:
Przykryj podkład kawałkiem folii o wymiarach 1 m² i uszczelnij jej brzegi na co najmniej 24h. Po odsłonięciu przykrytego miejsca wystąpi zmiana koloru podkładu.
- Higrometry elektryczne:
W szybki i bezinwazyjny sposób wskażą nam przybliżoną wartość wilgoci w podkładzie.
- Metoda suszarkowo-wagowa:
Zapewnia najdokładniejszy pomiar wilgotności podkładu. Pobrana próbka materiału jest dokładnie ważona, a następnie suszona w odpowiedniej temperaturze. Istotną wadą tej metody jest fakt, że wymaga laboratoryjnych warunków.
- Metoda karbidowa (Carbide Method):
Badanie podkładu odbywa się przy pomocy reakcji chemicznej. Uzyskana próbka podkładu zostaje umieszczona w odpowiednim szczelnym pojemniku, gdzie dochodzi do reakcji karbidu z wodą. Powstałe ciśnienie pozwala wyliczyć zawartość wilgoci w próbce.
- Metoda pomiaru oporu elektrycznego:
Polega na wykorzystaniu przewodzenia prądu elektrycznego przez wilgoć w podkładzie. Oporność elektryczna między dwoma elektrodami zagłębionymi w podkładzie daje wynik, który odczytujemy z tabeli załączonej do urządzenia.
Mimo pojawiających się od pewnego czasu coraz to nowszych urządzeń do odczytu wilgotności higrometr CM pozostaje nadal urządzeniem najdokładniejszym. Działa w oparciu o metodę karbidową z wykorzystaniem znanego procesu rozkładu węglika wapiennego.
Pomiar Wilgotności Ścian
Na temat wilgotność ścian w Internecie znajdziemy sporo wpisów jednak żaden z nich nie porusza tematu w sposób merytoryczny i nie przywołuje norm budowlanych zawierających dopuszczalne odchyłki i definicje. Powyższy stan wynika z nieobowiązujących norm (przeczytaj: jaki jest obecnie stan prawny norm budowlanych). Normy obowiązują tylko w przypadku budowy nowych budynków deweloperskich, w pozostałych przypadkach należy kierować się wytycznymi producentów materiałów budowlanych.
Wilgotność ściany mierzy się miernikami, które powinny być kalibrowane na odpowiednią typ przegrody. Inną gęstość i charakterystykę materiału będzie miała ściana z „gołej” cegły, a inną ścianą wykończona farbą lateksową. Wyznaczenie wilgotności jest zależne także od typu stosowanego miernika - inna będzie wilgotność materiału mierzona metodą suszarkowo-wagą a inna metodą karbidową (inaczej zwaną CM). Należy także zaznaczyć, ze tanie mierniki nieinwazyjne (np. z Lidla) wskazują wilgotność w jednostkach wymagających dodatkowego przeliczenia na wartość procentową.
Dopuszczalna Wilgotność Ścian w Eksploatowanym Mieszkaniu
W użytkowanym mieszkaniu przyjmuje się zwyczajowe progi wilgotności powierzchni badanej:
- do 2,5% - ściany suche
- 2,5 - 5,0 % - ściany lekko zawilgocone
- 5,0 - 8,0 % - ściany wilgotne (od tego progu wskazane osuszanie przemysłowe)
- 8- 12 % - ściany silnie zawilgocone
- powyżej 12% - ściany mokre
Wartości procentowe [%] oznaczają wynik pomiaru metodą suszarkowo-wagą. Innymi słowy jest to procentowy wzrost masy materiału na skutek zawilgocenia.
Normy Dotyczące Wilgotności Ścian
Norma PN-82/B-02020 definiuje, że dopuszczalna wilgotność eksploatacyjna ściany z cegły ceramicznej nie powinna przekraczać 3% (wagowo). W normie tej i jej następczyni PN-B-02020:1991 określono zależności projektowe dla obliczeń izolacyjności ścian i określenia punktów skroplenia pary wodnej (wykroplenia wilgoci z powietrza).
Nie ma natomiast norm budowlanych określających wprost wartości procentowe (wagowo) dla gładzi gipsowych czy malowania farbami lateksowymi.
Wilgotność Ścian do Szpachlowania i Malowania
Producenci gładzi niechętnie określają wartość procentową wilgotności tynku gipsowego do nałożenia gładzi. Wilgotność ta nie powinna jednak przekraczać około 3 % i nie powinna posiadać miejsc o znacznej różnicy wilgotności.
Wilgotność ściany do malowania nie powinna przekraczać ok. 2%. Przy większej wilgotności podłoża farba może odparzać się od powierzchni. Na rynku są dostępne farby zapewniające bardzo dobrą dyfuzję pary wodnej z podłoża. Malowanie takimi farbami ścian o wilgotności ok. 5% jest możliwe i pozostawia dobry efekt wizualny.
Pomiary Wilgotności Materiałów Budowlanych
Najczęstszym wskaźnikiem zawartości wilgoci jest wilgotność masowa, która jest stosunkiem zawartej wilgoci to suchej masy, dlatego metody związane z suszeniem i warzeniem są zwane bezpośrednimi.
Metody Bezpośrednie
Trzeba pobrać materiał, zapakować szczelnie, zważyć, wrzucić do wielkiej laboratoryjnej suszary i odnotować pomiar wagi po osiągnięciu stałej suchej masy. Inną dość praktyczną i satysfakcjonująca techniką jest automatyczna wagosuszarka (grawimetryczna). Dość nieduża maszyna, do której wrzucamy niewielką ilość rozkruszonego pomiaru a ona robi prawie wszystko za nas: podgrzewa, mierzy utratę masy, wentyluje, przelicza. Metoda ze średniej półki cenowej, w miarę szybka i dokładna lecz nie tak bardzo jak poprzednia.
Większość materiałów suszy się w temp. 105*C. Elementy na spoiwach hydraulicznych takie jak betony w ok. 70*C. Materiały gipsowe w 40*C. Przy pomiarach w komorze suszenia powinno zachować wilgotność względną poniżej 10%, co nie jest problemem dla wyższych temperatur może okazać trudne dla 40*C.
Nie jest łatwo zrobić poprawny pomiar metodą bezpośrednią - co dopiero kieszonkowym miernikiem.
Ustalanie Nadmiernej Wilgotności
Jeżeli chcemy ustalić czy dany materiał ma nadmierną wilgotność na pewno należy znać krzywe sorpcji, które wskazują na stan równowagi wilgotnościowej materiału w danym warunkach atmosferycznych. Inne wartości wskaże się materiał wewnątrz budynku ogrzewane a inaczej na zewnątrz. Oczywiście nie ma jednej normy, która zbiera tą wiedzę. Tej wiedzy trzeba szukać lub samemu prowadzić badania.
Jeżeli chcemy ustalić czy na daną przegrodę można można nakładać dalsze warstwy wykończeniowej (farba, tynk, parkiet) to musimy zapoznać się z wytycznymi producentów. Dostateczna wilgotność betonu do położenia papy będzie ok. 6%, do żywicy 5 % a do tynku 3-4% (wg różnych wytycznych i opracować). Należy też ustalić jaką metodą producent ustalił wartość referencyjną.
Przykładowe Pomiary Wilgotności
Dla potomnych zostawiam wyniki mojej zabawy. Miernika kalibrowany na zwykła cegłę:
- Silikat kl.
- Wełna skalna ok. Bardzo trudny do uchwycenia pomiar; przy delikatnych wahnięciu temperatury wełna natychmiast absorbuje wilgoć z powietrza. Waga ma problem z ustabilizowaniem pomiaru.
- Wełna szklana ok.
- XPS szary ok. ok.
- XPS Różowy ok. ok. ok. ok. ok. ok.
*Zbyt duża wilgotność w względna w komorze - pomiar obarczony błędem. Wilgotność objętościowa w warunkach zew. wsp. XPS Różowy ok.
Praktyczne Zalecenia Producentów Materiałów
Uwaga! Producenci żywic podają swoje różne wymagania względem podłoża przez rozpoczęciem prac. Dobrze aby zalecenie było wyrażone w odniesieniu do w jakiejś miarodajne wartości np. Jeden z producentów z przyczyn praktycznych zalecił pomiar konkretnym urządzeniem „Wilgotność określona urządzeniem TRAMEX: max. 1,
Porównanie Metod Pomiaru Wilgotności
Przeprowadzono pomiary wilgotności betonu różnymi metodami:
- Wagosuszarkową (koszt urządzenia ok.
- Elektrooporową miernikiem Laserliner (koszt. ok.
- Higrometrem za pomocą urządzenia firmy Tramex.
Pierwszy pomiar należy do metod bezpośrednich - teoretycznie jest najlepszą metodą jeżeli umie się go wykonać. Urządzenie wskazało wartość ok. 5,8 %, co się przekłada na ok. Drugi pomiar jest już pośredni. Urządzenie mierzy zmianę oporu elektryczne pomiędzy dwiema końcówkami urządzenia wbitymi w badany materiał. Miernik firmy Laserliner posiada wgranych przez producenta wiele krzywych kalibracyjnych do różnych materiałów budowlanych. Mimo dużej sympatii do tego miernika producent raczej błędnie opracował bazę danych dot. betonów… Wyniki są odrealnione. Wskazana wartość 1,6% jest ponad 3-krotnie mniejsza od poprzedniej. Urządzenie oznaczyło zawartość ok.
Urządzenie ma dwie skale - badanie zawartości wilgoci w % oraz skalę odwzorowującą pomiar metody chemicznej „CM”. Bardzo ciekawe jest to, że metoda chemiczna CM ma wskazywać ten sam wynik zawartości wilgoci (wynik często jest niższy niż uzyskany metodą wagosuszarkową). Nie wie czemu producenci mierników robią często ekwiwalent do metod mniej dokładnych, które mają pokazać tą samą wartość.
Metodą rozpowszechnioną wśród posadzkarzy jest metoda Karbidowa „CM”. Pomiar polega na wykonaniu na umieszczeniu sondy higrometru w nawierconym otworze, które następnie zostanie uszczelniony. Po ustabilizowaniu się warunków wewnątrz otworu oraz kiedy sonda nabierze temperatury otaczającego betonu można wykonać pomiar wilgotności względnej powietrza w otworze. Zakłada się, że materiał o odpowiedniej wilgotności jest w równowadze sorpcyjnej z otoczeniem. Odczytując wartość RH w otworze można spróbować oszacować wartość wilgotności masowej betonu. Niestety producent nie podaje, żadnych kluczy interpretacyjnych. W literaturze ciężko znaleźć krzywe sorpcji dla różnych betonów. Ciężko określić czy występuje stan sorpcji czy desorpcji. Metoda jest dość „wrażliwa” - pomiar jest raczej wskaźnikowy.
Metoda Karbidowa w Praktyce
Zasada działania wilgotnościomierza karbidowego wykorzystuje wiedzę o procesie rozpadu węglika wapnia, czyli karbidu, w wodzie. W wyniku tej reakcji powstaje gaz (acetylen), który z kolei powoduje wzrost ciśnienia w pojemniku.
Warstwę wierzchnią odrzucamy. Pobraną z wewnętrznej warstwy próbka rozbijamy młotkiem na drobne kawałki, których szerokość nie powinna przekraczać 2 mm. Tak pokruszony materiał ważymy na wadze ręcznej. Zamkniętym pojemnikiem należy mocno potrząsnąć, uważając by próbka nie dotknęła manometru. W efekcie stalowe kulki rozbijają ampułkę z karbidem. Powstały w ten sposób gaz (acetylen) powoduje wzrost ciśnienia w pojemniku. Im większa zawartość wody w próbce, tym ciśnienie jest większe.
Krytycy metody karbidowej podkreślają jej niedoskonałości - przede wszystkim czasochłonność. Zbadanie jednej próbki to kilkanaście minut, a jeśli wynik ma być miarodajny, takich próbek należy wykonać kilka. Szczególnie ważne jest, by do badania nie dostał się pył powstały podczas wiercenia i pobierania próbki. Należy też pamiętać, że jest to metoda niszcząca, czyli wymaga pobrania próbki (zniszczenia fragmentu materiału). Jeśli chcemy tego uniknąć, możemy wypróbować jedną z metod nieniszczących, czyli np.
Tabela: Dopuszczalna wilgotność ścian w eksploatowanym mieszkaniu
Wilgotność powierzchni badanej | Opis |
---|---|
do 2,5% | ściany suche |
2,5 - 5,0 % | ściany lekko zawilgocone |
5,0 - 8,0 % | ściany wilgotne (od tego progu wskazane osuszanie przemysłowe) |
8- 12 % | ściany silnie zawilgocone |
powyżej 12% | ściany mokre |
Wartości procentowe [%] oznaczają wynik pomiaru metodą suszarkowo-wagą.
tags: #pomiar #wilgotności #wytyczne #budownictwo