Przywołany do tablicy wyjaśniam, żeby nie było niedomówień.
Zagadnienie powietrza wilgotnego jest jednym z najtrudniejszych w całej dziedzinie fizyki budowli. Bierze się to stąd, że powietrze zachowuje się w pewnym zakresie ciśnień i temperatur jako gaz do¬skonały i podlega znanym prawom odnoszącym się do gazów doskonałych (Boyle-Mariotte’a, Gay-Lussac’a, Clapeyrona czy Daltona), zaś w innym zakresie jako gaz rzeczywisty z różnymi uwarunkowaniami. Powietrze nas otaczające jest mieszaniną gazową: powietrza suchego oraz wilgoci w postaci pary wodnej przegrzanej.
W procesach zmiany parametrów powietrza wilgotnego masa suchego powietrza nie ulega zmianie, zaś zawartość wilgoci może ulegać zmianom, a tym samym zmianie może ulegać masa mieszaniny tj. powietrza wilgotnego. W przyrodzie i technice budowlanej mamy do czynienia wyłącznie z powietrzem wilgotnym.
Zgodnie z prawem Daltona (w zakresie niskich ciśnień) para wodna przegrzana znajdująca się w powietrzu zachowuje się tak, jakby w mieszaninie gazów nie było innych składników i przez taki egoizm wywiera własne ciśnienie - nazywane cząstkowym. Właściwość spędzająca sen z powiek wszystkim bez wyjątku architektom na świecie i większości inżynierów budownictwa.
O wilgotności powietrza świadczą trzy parametry:
1.
Wilgotność bezwzględna, tj. zawartość wilgoci w powietrzu określana jako masa pary wodnej w g zawarta w 1 m3 powietrza wilgotnego i jest równoznaczną z gęstością przegrzanej pary wodnej przy ciśnieniu równym cząstkowemu pary oraz temperaturze powietrza. Właśnie taką Jochwaw podał w g/m3. W technice na codzień nie posługuje my się tą wartością - o tym niżej.
2.
Wilgotność względna, tj. stosunek wilgotności bezwzględnej w danych warunkach do maksymalnej wilgotności bezwzględnej przy tym samym ciśnieniu i temperaturze termometru suchego i wyraża się ją w %. Wartość ta jest tożsama ze stosunkiem ciśnienia cząstkowego pary wodnej w danych warunkach do ciśnienia cząstkowego pary w stanie nasycenia. O ile z wyznaczeniem tego ostatniego ciśnienia nie ma większych problemów, to z pomierzeniem ciśnienia cząstkowego jako przecież pary przegrzanej, są problemy - od wieków do dzisiaj. Już w roku 1777 niejaki Cullon wyjaśnił zależność pomiędzy pomiarem temperatury powietrza termometrem suchym a mokrym i uwzględnił ciepło parowania wody. W roku 1815 Gay-Lussac podał wzory określające wilgotność powietrza. W roku 1828 August opracował pierwszą konstrukcję psychrometru z przepływem naturalnym, zaś w roku 1886 Assmann opracował stosowaną do dzisiaj konstrukcję psychrometru aspiracyjnego mierzącego odkrycie Cullona.
3.
Zawartość wilgoci - wielkość wprowadzona w roku 1923 przez Moliera razem z entalpią powietrza - liczona precyzyjniej i wygodniej, bo w g/kg powietrza suchego (zawartość powietrza suchego w objętości powietrza wilgotnego jest zawsze stała). Wielkość ta mówi ile g wilgoci w postaci pary wodnej przegrzanej znajduje się w 1 kg powietrza suchego znajdującego się w danej objętości powietrza wilgotnego. Na pozór jest to dość zawiłe, ale tak określana zawartość wilgotnoci jest porównywalna dla każdych warunków i jest określana jako x na wspomnianym wykresie i-x Moliera.
Ciśnienia cząstkowe pary wodnej nasyconej w powietrzu w zakresie temperatur powietrza od -20 do +30 oC zostały podane w normie PN-EN ISO 6946:1999 (tablica NA.3).
Napisałem to, żebyście Panowie precyzyjniej wskazywali podawane wartości wilgotności.
Parametry powietrza atmosferycznego (w tym także wilgotność względna oraz zawartość wilgoci) w warunkach rzeczywistych ulegają ciągłym zmianom. Przy niewielkich zmianach ciśnienia a silnym nagłym oziębieniu, powietrze łatwo wkracza w strefę mgły (jesienią czy wiosną), a skraplająca się para wodna tworzy rosę. Jeżeli to zjawisko wystąpi zimą podczas temperatur ujemnych, zamiast rosy tworzy się szron i szadź. Wtedy zawartość wilgoci w powietrzu radykalnie się zmniejsza. Jeśli są opady (deszczu czy śniegu) woda lub lód odparowują i zawartość wilgoci w powietrzu się zwiększa.
W krajach tropikalnych, gdzie występują wysokie temperatury otoczenia, powietrze może wchłonąć dużo wyższe ilości pary wodnej niż w krajach o klimacie umiarkowanym (jak u nas), co wywołuje tam wyjątkowo obfite deszcze.
Zimą zawartość wilgoci w powietrzu atmosferycznym jest zawsze mniejsza niż latem. Dlatego mówimy, że powietrze zimą jest suche, zaś latem wilgotne. Nie ma to jednak bezpośredniego związku z wilgotnością względną powietrza. Generalnie, wilgotność względna powietrza zimą jest większa i zwykle wynosi 80-85 % zaś latem jest mniejsza i wynosi 50-60 %, chociaż bywa i odwrotnie - np. w okresach opadów latem.
Co do powoływanych przez TB zawilgoceniach izolacji, to znowu trzeba wyróżnić kilka jej pojęć:
1.
Wilgotność sorpcyjna, na skutek jawiska pochłaniania wilgoci przez materiał hydrofilowy z otaczającego powietrza. Im struktura materiału jest bardziej kapilarno-porowata, tym sorpcja wilgoci jest większa. Sorpcja wilgoci ustaje z chwilą osiągnięcia przez materiał stanu tzw. równowagi powietrzno-suchej (wilgotności maksymalnej sorpcyjnej). Wewnątrz materiału na powierzchni międzyfazowej: ciało stałe - gaz, zawsze występuje adsorpcja powietrza i zawartej w nim pary wodnej - spowodowana działaniem sił van der Waalsa. Ilość zaabsorbowanej wilgoci jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego pary wodnej w otaczającym powietrzu. Relację tę opisał Langmuir jeszcze w roku 1918. Przy wilgotności względnej powietrza 20-30 % występują błonki wody grubości molekuły, zaś przy wilgotności powietrza sięgającej 80-90 % warstewka ta powiększa swoją grubość do rozmiarów polimolekularnych i multimolekularnych (zależności fizyczne dla tego przypadku opisali Brunauer, Emmet i Teller w roku 1938). Przy dalszym zwiększaniu wilgotności względnej powietrza (powyżej 90 %) dochodzi do zapełnienia wodą kapilar - jak wykazały badania, gdy promień krzywizny kapilar r < 10-5 cm.
2.
Wilgotność masowa, tj. stosunek masy wilgoci zawartej w jednostce materiału do masy jednostki suchego materiału i wyraża się ją w %.
3.
Wilgotność objętościowa, tj. stosunek objętości wilgoci zawartej w jednostce materiału do objętości tej jednostki materiału i wyraża się ją także w %.
Przy podawaniu wilgotności materiału, zawsze trzeba podawać jakie jest jej odniesienie: masowe czy objętościowe, gdyż te wartości nie są sobie równe i nawet nie zbliżone w materiałach nasiąkliwych.
Badania na obiektach rzeczywistych wykonane przez Konzel'a (mojego mistrza) wykazały, że przy wilgotności względnej powietrza > 60 % już pojawia się zapełnianie kapilar wodą i materiał silnie zmienia przewodnictwo cieplne - niezależnie od tego, czy termoizolacja znajduje się po wewnętrznej czy zewnętrznej stronie przegrody tracącej ciepło. Oznacza to konieczność uwzględniania wpływu wilgotności materiałów podczas obliczeń cieplnych, np. przy określaniu wsp. przenikania ciepła czy rzeczywistych strat ciepła przez przenikanie.
Oprócz wilgotności materiału spowodowanej zawartością pary wodnej w powietrzu (znajdującym się w komórkach materiału), w rzeczywistości występuje dodatkowo inne zjawisko powodujące zmiany wilgotności materiałów budowlanych. Jest nim zjawisko dyfuzji pary wodnej, czyli przenikania jej z ośrodka, gdzie panuje wyższe ciśnienie cząstkowe pary wodnej do ośrodka o niższym ciśnieniu cząstkowym pary. W praktyce, dyfuzja pary zimą odbywa się w kierunku z wnętrza na zewnątrz, zaś latem odwrotnie jeśli tylko wilgotność względna i temperatura powietrza zewnętrznego są wyższe niż wewnątrz budynku.
Jeśli zachodzi tylko sama dyfuzja, w niczym to nie wadzi a para wodna migruje raz w jedną raz w drugą stronę. Badania wykazały, że w ciągu każdej doby (i zimą, i latem) kierunek dyfuzji pary wodnej zmienia się kilkadziesiąt razy! Co przeczy mitom, że zimą para wodna dyfunduje na zewnątrz. Owszem, w bilansie dobowym na zewnątrz, ale chwilowo zmienia kierunek kilkadziesiąt razy!
Jeśli podczas dyfuzji pary wodnej pojawia się jej kondensacja, wtedy zapala się czerwone światło ostrzegawcze, bowiem tworzy to nagły wzrost przewodnictwa cieplnego (rzeczywiste straty ciepła są dużo wyższe niż planowane przy projektowaniu) oraz stwarza zagrożenie procesami korozji biologicznej (gnicie, pleśń, grzyb) a także procesami ruchów termicznych (skurcz i pękanie latem i rozsadzanie przez mróz zimą).
Dlatego niezwykle istotne jest wykonanie analizy cieplno-wilgotnościowej wszystkich przegród tracących ciepło, aby kondensację wykluczyć lub na tyle zminimalizować, żeby nie było jej kumulacji. Do tej pory nawoływałem do takich działań, ale od 01.01.2009 (już za 6 tygodni) żaden projekt bez takiej analizy nie będzie mógł powstać - nareszcie!
Co do roli folii paroizolacyjnych, to zmniejszają one ten drugi element zawilgoceń, tj. samą dyfuzję pary wodnej, ale w żadnym stopniu nie eliminują kondensacji pary wodnej! Nawet z zastosowaniem najbardziej szczelnej folii od środka i ocieplając tu ściany, łatwo doprowadzić do trwałego zawilgocenia materiałów ściany i termoizolacji, gdyż kondensacji ulegnie ta para wodna, która się tam znalazła w wyniku sorpcji wilgoci (o czym wyżej napisałem) - chyba, że zastosujemy warstwy szczelne zespolone a pomiędzy nimi próżnię - jak jest w statkach kosmicznych.
Mam nadzieję, że co nieco wyjaśniłem.
Panie Brzęczkowski, proszę nie wprowadzać innych w błąd, że jakobym popierał ocieplanie od środka, bo jest przeciwnie. Na pytanie, kiedy jest łatwiej uniknąć kondensacji pary wodnej w ścianie: ocieplając od zewnątrz czy od wewnątrz, odpowie analiza c-w, chociaż zwykle pierwszy przypadek wchodzi w grę. Nie oznacza to jednak, że ocieplając od zewnątrz, termoizolację mamy zawsze suchą! Praktyka wskazuje, że jest odwrotnie. Na 100 analizowanych obiektów, aż w 90 trafiam na lawinową wręcz kondensację pary wodnej, co potwierdzają pomiary. Nie jest to jednak spowodowane błędnym umieszczeniem izolacji, lecz wyłącznie błędnym (przypadkowym) doborem poszczególnych warstw przegrody. Poprzez analizę c-w można dobrać taki rodzaj izolacji, jej grubość oraz rodzaj i grubość wyprawy elewacyjnej, że kondensacji nie będzie lub będzie zmniejszona do dopuszczalnego minimum.
Przy okazji informuję, że dotychczasowe "gdybanie" i "zapewnianie" o iluś tam kWh/m2 rok, od stycznia 2009 roku staje się już bezprzedmiotowe! Każdy budynek oddawany do użytku będzie musiał mieć sporządzoną charakterystykę cieplną i certyfikat, a przy tym bez analizy c-w się nie obejdzie, żeby wykluczyć kondensację pary wodnej. Koniec partyzantki, koniec inicjatyw wykonawców i udawania fachowców! Projekt musi zawierać obliczenia i żadnych potem zmian podczas budowy!
Wreszcie!
Pozdrawiam wszystkich i zapowiadam jednocześnie rezygnację z tego forum, gdyż już mam tyle zamówień od inwestorów i architektów na analizy c-w, że mogę obdzielić nimi kilka osób.
Drugim powodem jest nieukrywana niechęć do mnie administratora tego
forum za stosowanie namiarów na serwis BDB. Administrator chciałby owszem moje wypowiedzi ale nic poza tym, mimo iż pisałem, że namiary na BDB podaję ku pomocy błądzących - dla ich dobra. Skoro JBZ został zablokowany, wchodzę jak Rejtan żeby chronić inwestujących przed błędami.
Jerzy Zembrowski