Sam tytuł nie zachęcił by mnie do czytania tego tekstu…
Sprawa jest oczywista – aby nie było kondensacji międzywarstwowej. Niby wie to każde dziecko.
Jako inspektor, kóry czasem musi wejść w spór, żyję w świecie gdzie czasem trzeba wykazywać oczywistości, udowodnić, że nie jest się koniem i zastosować całki aby udowodnić, że 2+2=4
(bo przerobienie wyniku z cyfry 5 na 4 zbyt wiele kosztuje i właściwie to 5 mieści się w granicy błędu)
Czasem też oczywiście należy zarżeć i przyznać, że się tym koniem jednak było….
Do rzeczy:
Jak wyjmiemy podstawową wiedzę, ze studiów budowlanych oraz odpalimy podstawowy kalkulatorek do obliczeń cieplno-wilgotnościowych to okazuje się, że trudno jest popsuć przegrodę dachową tak aby wystąpiła kondensacja.
Czy to kalkulator w Termocadzie, czy online Rockwoola, bardziej ambitny ubakus, lub profesjonalny program WUFI nie pokaże problemów w przegrodzie dachowej jeżeli nie wiem się jakie warunki brzegowe wprowadzać.
Poniżej przykład przekroju dachu bez paroizolacji z pianą PUR i szczeliną wentylacyjną. Wprowadzono normowe warunki średnie dla stycznia w Warszawie, tj. temp. zewnętrza -1,2*C i 86% wilgotności względnej.
Projektant może sobie przybić piątkę i powiedzieć: „Zgodnie z normą nie ma kondensacji, nie ma co wysychać, drewno nie degraduje, mam matematyczny dowód, że paroizolacja jest zbędna”.
Jest jeden mały problem. Wszystkie kalkulatory pomijają pewne zalecenie normy:
PN-EN ISO 13788:2013-05 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowej – Metody obliczania;
Dotyczące konieczności uwzględniania efektów od promieniowania długofalowego:
Jak przejdziemy do normy ISO 13790 to znajdziemy tam wzór na strumień ciepła z uwzględnieniem promieniowania krótkofalowego i długofalowego:
Z tych wzorów można na własną rękę wydedukować wzór na średnią ekwiwalentną temperaturę przegrody.
(lub zgodnie z zapisem normy można przyjąć średnio -2*C niż średnia temperatura powietrza).
Na potrzeby tego artykułu pominiemy promieniowanie słoneczne (krótkofalowe) i zrobimy szacunkowe przybliżenia dla przegrody skierowanej na północ bez przesłonięcia w warunkach nocnych.
Teraz zbierzmy dane pogodowe ze strony ministerialnej i sprawdźmy jakie temperatury powierzchni należało by przyjąć na dachu (oczywiście sytuacja dachu ze szczeliną wentylowaną jest bardziej skomplikowana – ale o tym później)
Jak widać średnia temperatura dachu bo obliczeniu bardzo zbliża się do punktu rosy. Przy powierzchni blachy w styczniu panuje wilgotność teoretyczna 96% zamiast 86%.
Oczywiście to jest ujęcie miesięcznie. Na dachu mamy do czynienia z sytuacją bardzo dynamicznie zmieniająca się a prezentowane tabelki to tylko zabawa cyferkami aby pokazać teorię pewnych zjawisk.
W ciągu doby możemy mieć skrajne wartości. I co z tego, że w ujęciu średnim wyjdzie mi mniej więcej ok, jeżeli przyjdą warunki skrajne, skroplina nie wchłonie w materiały tylko spłynie po belce i narobi zacieków.
Pobawmy się wzorami i zobaczmy co się stanie jak nagle przy wartościach średnich otworzy nam się całkowicie nieboskłon i będzie miał temperaturę -50*C (wartość zmyślona prawdopodobna):
Przy całkowicie otwartym nieboskłonie 1 m2 powierzchni może przez promieniowanie oddawać ok. 50W/m2 ( żarówka żarnikowa co 1m2). To tak jak by Buka przeszła się po krainie Muminków albo ktoś podłączył maszynę do lodów tajskich. Promieniowanie długofalowe kiedyś wykorzystywano to produkcji lodu na powierzchni pustyni.
Tak duża strata jest niwelowana oczywiście przez temperaturę powietrza, która jest cieplejsza niż powierzchnia otwarta na nieboskłon.
Zatem szczelina wentylacyjna w upalny dzień chłodzi nam dach od spodu. A kiedy zapadnie noc albo do przegrody nie dociera promieniowanie słoneczne to wymiana powietrza w szczelinie powoduje nam ogrzewanie blachy od spodu. Wywiewana jest wilgoć, która przychodzi z wnętrza budynku, ale również wywiewany jest nadmiar wilgoci ze schłodzonego powietrza pod blachą pod blachą.
Poniżej wrzucam dwa na szybko robione termogramy zrobione w podobnych warunkach temperatury powietrza – ale z różnym nieboskłonem.
Pomiar jest wykonany bardzo niedokładnie bez precyzyjnego doboru parametrów kompensacyjnych kamery. Termogramy mają pokazać skale różnicy temperatury na powierzchni dachu, pionowej zależnie od stanu zachmurzenia.
Gwieździste niebo:
Zachmurzenie:
Ok. Teraz wrzućmy te dane do programu UBAKUS, zróbmy obliczenia stacjonarne dla wartości średnich miesięcznych dla dachu bez promieniowania słonecznego. Oczywiście pomijamy pierdyliard innych zjawisk fizycznych.
Wariant 1: Średnia temperatura nieboskłonu. Brak paroizolacji. Na zewnątrz przegrody temp. -2,55 i 96% wilgotności względnej. Izolacja z wełny mineralnej
Drewno znajduje się w wysokiej wilgotności, zaczyna „pić sorpcyjnie wodę”. W szczelinie wentylacyjnej robi się wilgotno.
Wariant 2: Otwarty nieboskłon. Brak paroizolacji. Na zewnątrz przegrody temp. -7,5 i 100% wilgotności względnej w szczelinie wentylacyjnej. Izolacja z wełny mineralnej
Po drewnie już może płynąć woda….
Wariant 3: Otwarty nieboskłon. Paroizolacja SD50. Na zewnątrz przegrody temp. -7,5 i 100% wilgotności względnej. Izolacja z wełny mineralnej
Kondensacja jest, ale pod blachą i nad membraną.
Te proste symulację oczywiście pomijają bardzo dużo zjawisk takich jak:
-Krotność wymiany powietrza pod blachą
-Odziaływanie słońca
-Skrajne temperatury powietrza i nieboskłonu
-Zmiana parametrów izolacyjnych materiałów
-Sorpcja i desorpcja
-Kierunki świata
-Ciepło utajone przemian fazowych – wynik skroplenia pod blachą
– Wady wykonana paroizolacji, itp….
Dlatego spróbujemy teraz przeprowadzić symulację przy pomocy programu WUFI dla nieco bardziej realnych warunków.
Dach, nachylony na północ 30 stopni. Kolor jasny. ok. 3 krotna wymiana powietrza w szczelinie wentylacyjnej.
Oba wykresy pokazują zawartość wilgoci w ostatnich dwóch centymetrach wełny mineralnej zaraz pod membraną.
Uwzględniono radiację. Pierwszy wykres pokazuje sytuację bez folii paroizolacyjnej a drugi z folią po stronie wnętrza przegrody.
W pierwszym przypadku mamy permanentne zawilgocenie lub podwyższoną wilgotność.
