Wilgotność względna przegrody budowlanej: definicja i ochrona wilgotnościowa
- Szczegóły
W odniesieniu do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, postanowiliśmy przybliżyć Państwu ważne zagadnienie, jakim jest ochrona wilgotnościowa przegród zewnętrznych.
Przepisy zawarte w powyższym rozporządzeniu wskazują, że na wewnętrznej stronie powierzchni nieprzezroczystej przegrody nie może występować kondensacja pary wodnej, umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych oraz we wnętrzu przegrody nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej.
Czy zatem istnieje sposób, aby przewidzieć ewentualne ryzyko wykraplania wilgoci oraz tworzenia pleśni wokół okna i go uniknąć? Wyjaśnienia należy zacząć od zagadnienia: kiedy występuje ryzyko pojawienia się pleśni? Sprawę dokładnie obrazuje poniższy wykres.
Dla standardowych warunków panujących w pomieszczeniach (temperatura powietrza +20oC, wilgotność powietrza 50%) przy temperaturze powierzchni poniżej 12,6 oC w tych miejscach zaczyna tworzyć się pleśń (nasycenie powietrza parą wodną wynosi 80%), natomiast przy temperaturze 9,3 oC na powierzchni kondensuje woda (wilgotność względna powietrza 100%).
Ze względu na występowanie mostków termicznych na linii połączenia ościeżnicy z przegrodą budowlaną, w miejscach tych powstają strefy o obniżonej temperaturze powierzchni wewnętrznej. Zbyt niska temperatura powierzchniowa spowoduje rozwój pleśni i grzybów.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
I właśnie w tym celu ustawodawca określił w wymienionym na wstępie Rozporządzeniu, dopuszczalną wartość graniczną współczynnika temperaturowego fRsi(kryt). Obowiązkiem projektującego osadzenie okien jest sprawdzenie, czy osiągnięta obliczeniowo wartość fRsi(obl) dla konkretnego sposobu montażu okna w murze, spełnia nierówność fRsi(obl)≥fRsi(kryt).
Kierownik budowy ma prawo zażądać analizy ryzyka wykraplania wilgoci, a podmiot odpowiedzialny za sposób zamontowania okien (czy to projektant, czy firma montująca okna) musi taką analizę dostarczyć.
O ile warunek jest łatwy do sprawdzenia dla ścian, czy dachów, i projektant budynku ma obowiązek projektować przegrody, spełniające te parametry, o tyle dla mostków termicznych nie jest to już takie proste. Nieczęsto zdarza się, że projektanci posługują się specjalistycznym oprogramowaniem do modelowania i obliczania mostków cieplnych, a tylko tak można wyznaczyć rozkład izoterm dla konkretnego przekroju.
Nasze Laboratorium używa odpowiedniego oprogramowania, podpierając się rzetelną wiedzą inżynierską z zakresu fizyki budowli i wieloletnim doświadczeniem. Wszystko to sprawia, że producenci okien zwracają się do nas po analizę przekrojów montażowych dla konkretnych przypadków montażu.
Oczywiście współczynnik fRsi jest wartością teoretyczną, wyznaczoną w oparciu o model komputerowy przekroju. Tą metodą sprawdzimy poprawność umiejscowienia ościeżnicy w przegrodzie budowlanej, prawidłowość sposobu zaizolowania oraz doboru materiałów do ocieplenia ramy. Możemy również przeanalizować poprawność zaprojektowanego połączenia kątowego okien.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Taka analiza pokaże, czy model teoretyczny będzie spełniał warunki potrzebne do uniknięcia tworzenia pleśni w obiekcie rzeczywistym, czy nie. Jednak w rzeczywistości mostki termiczne często tworzą się na skutek niedbałości wykonania połączenia montażowego: niezachowania ciągłości izolacji, złych materiałów użytych do montażu, złego wypełnienia szczelin między ościeżnicą a murem.
Tego niestety już nie jesteśmy w stanie przewidzieć na podstawie analiz komputerowych. Należy więc kłaść nacisk na odpowiednie przeszkolenie ekipy montażowej, aby uniknąć niedociągnięć wynikłych z niedbałości lub niewiedzy. Ponieważ nawet najlepiej zaprojektowane połączenie montażowe musi mieć odzwierciedlenie w rzetelnym wykonaniu.
Ściśle z problemem przenikania ciepła przez przegrody wiąże się problem przenikania (dyfuzji) pary wodnej oraz niebezpieczeństwo jej skraplania się w objętości przegrody. Należy tu jednak podkreślić, że zawilgocenie przegrody może nastąpić nie tylko na skutek skraplania się dyfundującej przez ścianę lub dach pary wodnej, ale z wielu innych różnych powodów, np.:
- wody z opadów atmosferycznych,
- wody filtracyjnej,
- wody gruntowej - np. przez kapilarne podciąganie wody,
- wody z kondensacji pary wodnej na powierzchni przegrody,
- wody technologicznej zawartej w materiałach budowlanych,
- uszkodzeń instalacji wodnych.
Trudno jest wymienić wszystkie przyczyny mogące stanowić powód zawilgocenia przegrody (ściany, dachu). Celem niniejszego artykułu jest zasygnalizowanie zjawiska dyfuzji pary wodnej przez przegrodę.
Para wodna i wilgotność powietrza
Para wodna jest praktycznie wszędzie. Jest niewidocznym gazem i stanowi jeden ze składników mieszaniny gazów, zwanej powietrzem. Powstaje głównie w wyniku odparowania wody, spalania materiałów organicznych oraz jej wydzielania przez ludzi i zwierzęta.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
We wszystkich zamieszkałych pomieszczeniach para wodna wytwarzana jest ciągle w wyniku jej wydzielania przez ludzi oraz wykonywania przez nich czynności bytowych, np. użytkowania przez nich urządzeń powodujących wydzielanie pary wodnej (gotowanie, mycie, pranie itp.).
Ocenia się, że średnio:
- człowiek ze swego ciała wydziela dziennie w postaci pary wodnej do 2 Litrów wody,
- w wyniku czynności bytowych człowiek powoduje odparowanie dziennie do 1 ,5 litrów wody.
W sumie człowiek w swoim codziennym działaniu przetwarza ca 3,5 Litrówwody w parę wodną, która systematycznie zwiększa zawartość wilgoci w powietrzu zamieszkałych pomieszczeń.
Wilgotność bezwzględna powietrza jest to ilość W [g] pary wodnej zawartej w objętości 1 [m3] powietrza. Jednostką wilgotności bezwzględnej jest [g/m3].
Maksymalna ilość pary wodnej zawartej w powietrzu jest ograniczona i zależna przede wszystkim od temperatury i ciśnienia. Maksymalna ilość pary wodnej jest wyższa w wyższej temperaturze, przy czym dla każdej temperatury osiąga się inny stan nasycenia. Dopływ pary wodnej do określonej objętości powietrza ponad stan nasycenia powoduje natychmiastowe skroplenie się pary wodnej (kondensację).
Wilgotność względną powietrza Ip [%] określa się jako procentową zawartość wilgoci (pary wodnej) w powietrzu w stosunku do zawartości wilgoci w stanie nasycenia lub jako procentową wielkość ciśnienia parcjalnego pary wodnej w stosunku do ciśnienia parcjalnego pary wodnej w stanie nasycenia; przy określonej, tej samej temperaturze powietrza.
W stanie nasycenia wilgotność względna Ip osiąga wartość 100% (gdy P=Pn).
Na podstawie powyższych wykresów można, w przybliżeniu wyznaczyć, przy założonej zawartości pary wodnej w powietrzu w ilości np. 2 [g/m3], jak zmienia się wilgotność względna wraz ze zmianą temperatury powietrza.
Tak więc w miarę podnoszenia temperatury powietrza Tp [C], przy tej samej zawartości pary wodnej W [g/m3] zmniejsza się wilgotność względna powietrza j [%]. czyli powietrze cieplejsze może przyjąć więcej pary wodnej od zimniejszego dla osiągnięcia stanu nasycenia, tj. wilgotności względnej.
Przyjmijmy, że w pomieszczeniu znajduje się powietrze o temperaturze Tp = +20 [°C] i zawartości pary wodnej w ilości W = 9,39 [g/m3]. a więc jest to wilgotność względna spełniająca warunki dobrego komfortu klimatycznego w pomieszczeniu.
Jeżeli na powierzchni wewnętrznej ściany, okna. drzwi wystąpi temperatura Tp = +10 [°C]. to wówczas stosownie do wartości podanych w tabeli zostanie w tym miejscu osiągnięty stan nasycenia powietrza parą wodną, tj. wilgotność względna j osiągnie w tym miejscu wartość 100% (W = Wn ) - co będzie skutkować skraplaniem się pary wodnej na tych powierzchniach.
W przypadku dalszego obniżania temperatury ilość skroplonej pary wodnej będzie wzrastać. Zatem do skroplenia pary wodnej wystarczyło obniżenie temperatury tylko do +10 [°C], co częstokroć ma miejsce w pomieszczeniach mieszkalnych. i to nie tylko w przypadku wadliwie wykonanej izolacji cieplnej.
Punkt skraplania (rosy) określa temperaturę Tr, w jakiej zostanie osiągnięty stan nasycenia parą wodną powietrza o określonych parametrach temperatury Tp i wilgotności względnej j, czyli inaczej ujmując temperaturę, w której nastąpi skroplenie się pary wodnej.
Tak więc. np. Punkt rosy to temperatura, przy której para wodna zawarta w powietrzu zaczyna się skraplać. Można to porównać do sytuacji, gdy zimą na szybie pojawia się para lub krople wody - dzieje się tak właśnie wtedy, gdy powierzchnia jest chłodniejsza niż punkt rosy powietrza w pomieszczeniu.
W budownictwie pojęcie to ma ogromne znaczenie, bo wpływa na trwałość przegród (np. Punkt rosy pozwala ocenić, czy w danej konstrukcji wystąpi ryzyko kondensacji pary wodnej. Temperatura punktu rosy - zależy od temperatury powietrza i jego wilgotności.
Projektując i użytkując dom, warto pamiętać, że zbyt wysoka wilgotność w pomieszczeniach zwiększa ryzyko kondensacji. Jeśli na ścianach lub oknach często pojawia się wilgoć, może to oznaczać, że punkt rosy znajduje się w niekorzystnym miejscu.
Kondensacja pary wodnej na powierzchniach przegród przeszklonych jest bardzo negatywnie postrzegana przez użytkowników budynków ponieważ pogarsza ich wygląd, ogranicza przezroczystość w częściach przeziernych oraz ułatwia powstawanie zanieczyszczeń. Duża liczba i naturalna zmienność niektórych z oddziałujących czynników powodują, że zapewnienie ochrony przed rozpatrywanym zjawiskiem nie jest zadaniem łatwym, a całkowite wyeliminowanie możliwości jego wystąpienia na przegrodach przezroczystych, w wielu warunkach praktycznie nie jest możliwe.
W budynkach o wyższej wilgotności powietrza, często stwierdza się w pomieszczeniach kondensację na wewnętrznej powierzchni oszkleń, na ich całej powierzchni lub przy ramach.
Natura i przyczyny powierzchniowej kondensacji pary wodnej
Przegrody przezroczyste charakteryzują się małą bezwładnością cieplną i relatywnie szybko reagują na zmiany temperatury wewnętrznego lub zewnętrznego środowiska.
Współczesne typowe rozwiązania techniczne przegród przezroczystych umożliwiają utrzymanie w centralnym obszarze oszkleń, poza zasięgiem oddziaływania mostków cieplnych przy ramach lub połączeniach konstrukcyjnych, wymaganej z uwagi na ochronę przed kondensacją, temperatury wewnętrznej powierzchni w tzw. warunkach obliczeniowych (np.
Na powierzchni wewnętrznej oszklenia, przy ramie, w największym stopniu przy zastosowaniu międzyszybowej ramki aluminiowej, istnieje zwiększone ryzyko okresowego pojawiania się kondensacji pary wodnej.
W warunkach eksploatacyjnych występowanie powierzchniowej kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród przezroczystych jest na ogół, w decydujący sposób, uzależnione od zachowań użytkowników.
W mieszkaniach, z powodu różnych indywidualnych nawyków eksploatacji stwierdza się występowanie skrajnie różnych warunków cieplno-wilgotnościowych (odpowiadających wszystkim normowym klasom wilgotności pomieszczeń wg PN-EN ISO 13788) i mogących znacznie odbiegać od ww. warunków obliczeniowych.
Z powodu niedostosowania intensywności wentylacji do emisji wilgoci w pomieszczeniu chwilowe wartości ciśnienia cząstkowego pary wodnej mogą osiągać poziom odpowiadający najwyższej klasie wilgotności, wówczas możliwa jest kondensacja pary wodnej na całej wewnętrznej powierzchni oszklenia.
Ewentualne, okresowe występowanie kondensacji na zewnętrznej powierzchni przegród z oszkleniami (np. na szybach w pasie nieprzeziernym ścian osłonowych metalowo-szklanych) ma naturalne przyczyny, m.in. jest związane ze złożoną wymianą ciepła przez konwekcję z powietrzem i przez promieniowanie z otoczeniem (nieboskłon, powierzchnia gruntu, powierzchnie budynków i innych obiektów).
Zachowanie się przegród przezroczystych w rzeczywistych warunkach
Rozkład temperatury w obudowie budynku jest trójwymiarowy i zmienia się w czasie. Na powierzchniach przegród występuje złożona wymiana ciepła, przy czym w opisie tego zjawiska korzysta się z założenia, że gęstość strumienia ciepła na powierzchni jest równa sumie gęstości strumieni ciepła:
- przez promieniowanie,
- przez konwekcję,
- przez przewodzenie w przegrodzie,
- od promieniowania słonecznego.
Z uwagi na zjawisko powierzchniowej kondensacji pary wodnej, oprócz izolacyjności cieplnej przegrody, istotne znaczenie mają pierwsze dwa z wyżej wymienionych.
Strumień ciepła w wyniku konwekcji zależy w sposób nieliniowy od różnicy temperatury powierzchni i powietrza. W większości pomieszczeń temperatura powierzchni wymieniających ciepło przez promieniowanie z wewnętrzną powierzchnią obudowy jest zwykle zbliżona do temperatury powietrza co m.in.
Rozkład temperatury promieniowania w środowisku zewnętrznym (nieboskłon, powierzchnia gruntu, powierzchnie budynków i innych obiektów) jest zróżnicowany i może zmieniać się w czasie. Wykonanie obliczeń temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody jest praktycznie możliwe wyłącznie metodą numerycznej symulacji komputerowej.
Temperatura zewnętrznej powierzchni przegrody o małym oporze cieplnym, dzięki dużym stratom ciepła przez przenikanie z wnętrza budynku, pozostaje w przyjętym zakresie temperatury promieniowania wyższa od temperatury powietrza i w ten sposób jest zabezpieczona przed kondensacją pary wodnej.
Temperatura zewnętrznej powierzchni przegrody o dużym oporze cieplnym spada poniżej temperatury powietrza wraz z obniżaniem się temperatury promieniowania.
Większym wartościom konwekcyjnego współczynnika przejmowania ciepła (większe prędkości powietrza) odpowiadają większe wartości temperatury powierzchni. Wraz ze zwiększaniem się wartości emisyjności nasila się wymiana ciepła z otoczeniem przez promieniowanie i, w konsekwencji, przy niższej od temperatury powietrza zewnętrznego temperaturze promieniowania, następuje obniżenie temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody.
Podsumowanie
W celu ochrony przed występowaniem kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni typowych współczesnych przegród przeszklonych powinno się utrzymywać cieplne i wilgotnościowe warunki w pomieszczeniach, w których punkt rosy jest niższy od minimalnej temperatury powierzchni przegrody.
Należy zapewnić odpowiednie ogrzewanie i dostosować intensywność wentylacji do emisji wilgoci. Przy dużej emisji, np. Przezroczyste przegrody o dużym oporze cieplnym są bardziej podatne na kondensację pary wodnej na zewnętrznej powierzchni. Jej ryzyko rośnie w czasie występowania niskiej temperatury promieniowania w środowisku zewnętrznym, przy czym istotne są również inne szczególne warunki cieplne-wilgotnościowe (odpowiednio wysoka wilgotność, warunki konwekcji przy powierzchni przegrody).
Ochrona przed kondensacją wilgoci
Zagadnienia ochrony cieplnej są związane z ruchem ciepła przez przegrody zewnętrzne budynku, powstającym w wyniku różnic temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego. Ochrona przed kondensacją wilgoci jest oparta na analizie zjawiska dyfuzji pary wodnej przez przegrody, wywołanego różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz.
Ochrona przed kondensacją jest powiązana z izolacyjnością termiczną przegród budowlanych. Przedmiotem tego działu jest ruch wilgoci (głównie dyfuzja pary wodnej) przez przegrody, wywołany różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz budynku.
tags: #wilgotność #względna #przegrody #budowlanej #definicja
