Poniższy tekst, który jest głosem dyskusji związanej ze sprawnością dyfuzji pary przez przekryciem dachu z pełnym deskowaniem ułożonym nieszczelne i ogaconym membraną. Istnieje wiele opinii wśród wykonawców (szczególnie przy miotających pianą), że takie rozwiązanie jest skuteczne i nie wymaga szczeliny wentylacyjnej pod membraną.
Jaki mam problem z takim rozwiązaniem? Taki, że opiera się na domniemaniu, przypuszczeniach, rzekomym 30 letnim doświadczeniu wykonawców a nie na badaniach, zaleceniach instytutów naukowych, czy szczegółowo wykonanym projekcie poprzedzonym odpowiednimi obliczeniami.
Rzucanie piany lub wełny pełne deskowanie odbywa się też często na istniejących budynkach gdzie ciężko zaplanować wymiary szczelin między deskami.
Inżynier, który projektuje i wykonuje konstrukcje, która ma przetrwać ponad 50 lat musi mieć pewien poziom pewności stosowanych rozwiązań. Niestety ta pewność wymaga czasem większych nakładów przy projektowaniu, w materiały lub czasu aby uzyskać pewną dokładność wykonania.
Rozwiązanie z pełnym „nieszczelnym” deskowaniem jest dość trudne symulacyjnie dlatego dość trudno się pod nim podpisać. Oczywiście osoby, które o swojej odpowiedzialności nie myślą – szybko się podpiszą pod takim rozwiązaniem miotając pianę lub upychając wełnę aby tylko metry leciały.
Kilka założeń i zastrzeżeń początkowych:
1. Tekst jest kontynuacją moich poprzednich rozważań na podobne tematy. Nie chcę powtarzać pewnych wniosków z poprzednich tekstów dlatego zachęcam do zapoznania się z nimi:
Tekst 1 : Mostki Dyfuzyjne:
Tekst 2: Membrana i Piana:
Tekst 3: Szczelina wentylacyjna i radiacja
Tekst 4: Odporność biologiczna drewna
2. Istnieje bardzo dużo takich dachów, z którymi nic się nie dzieje. I to jest ok. Często nie ma problemu z pianą rzucaną na wysuszone elementy drewniane. Ja rozważam tylko potencjalne problemy.
3. Wykonywane obliczenia z uwagi na brak odpowiedniego oprogramowania pomijają wiele zjawisk, który w tym przypadku są bardzo istotne. Pomijamy efektów z dynamiką pogody, sorpcją/desorpcją, okresowym zawilgoceniem elementów wskutek radiacji nieboskłonu, zmianą parametrów materiałów wskutek zmian wilgotności itp…
4. Z uwagi na brak badań pomijał możliwe zwiększenie opor dyfuzyjnego warstwy piany bezpośrednio pod deskowaniem. W wyżej cytowanym tekście pojawia się informacja o możliwości zmiany parametrów piany w miejscu natrysku na membranę wyskoparoprzepuszczalną
5. Jeżeli pianę rzucono na drewno suche i pojawi się trochę wilgoci – to nie jest tragedia. Wbrew pozorom drewno suche bardzo trudno jest zawilgocić tak aby powstało ryzyko rozwoju grzybów. Drewno i piana musi wypić sporą flaszkę wody aby zanim podzieli się nią z niechcianym kolegą grzybem. (trochę o tym w tekście 4)
6. Nie rozważam przegród idealnie wykonanych. Przy założeniu poprawnego wykonania wszystkich robót, w obliczeniach wykonanych metodami uproszczonymi może okazać się, że deskowanie może być pokryte papą i nic nie będzie się działo. Metody prowadzenia obliczeń, które znamy ze szkoły niestety zakładają, że:
- Dekarz się nie pomyli i zrobi idealną szczelinę wentylacyjną i dach będzie absolutnie szczelny,
- Osoba wykonująca izolację termiczna zrobi ją perfekcyjnie
- Producent materiałów nie dał ciała
- Cieśla położył suche drewno dostarczone przez uczciwy tartak
- Murarz zakończył mur wieńcami
- Kierownik budowy stał i pilnował wszystkiego.
- Następni wykonawcy nie zniszczyli roboty poprzednich
- Inwestor w trakcie użytkowania nie zniszczył paroizolacji dziurawiąc ją peszlem do fotowoltaiki.
Takie rzeczy raz na milion lat….
Tworzenie przegrody otwartej dyfuzyjnie to właśnie przeciwdziałanie skutkom potencjalnych zjawisk i błędów mogących wpływać na przegrodę.
Warto wspomnieć Obywatela GC:
Tylko raz na milion
Raz na milion świetlnych lat
Najpiękniejsza katastrofa – eksploduje supernova…
————————————————————————————————————————————————————
Opór dyfuzyjny membrany:
Producenci membran dachowych ścigają się między sobą aby osiągnąć jak najlepszy (jak najniższy) opór dyfuzyjnych swoich produktów, który pozwala na jak najszybsze odparowanie potecjalnej wilgoci. Membrany mogą mieć parametr Sd od 0,015m do 0,3m. Niby są to absurdalnie małe wartości a jednak widać między nimi istotną różnice. dokładając do membrany nieszczelne deskowanie zwiększamy ten wyśrubowany opór.
Do dalszych rozważać przyjmiemy tanią membranę Sd =0,15 m
Warto obejrzeć prosty domowy test membran (Sd =0,02m i Sd=0,15m) na kanale Michała Blicharczyka:
Opór dyfuzyjny drewna
Jedną z trudności w projektowaniu jest określenie jaki jest opór dyfuzyjny drewna. Co gatunek to inna wartość i nie ma dużej ilości badań, które można w łatwy sposób zaadaptować do obliczeń inżynierskich. Drewno jest anizotropowe i w każdym kierunki zachowuje się inaczej. Przy badaniu oporu dyfuzyjnego i ogólnie przy symulowaniu trzeba uwzględnić, że deska cały czas szuka stanu równowagi wypijając lub oddając znaczne ilości wody. Zmienia też swoja objętność.
Tutaj przykładowe krzywe oporu dyfuzyjnego, który cały czas się zmienia zależnie od wilgotności względnej otoczenia drewna (samego drewna).
dla drewna miekkego wykres po lewej i jedno z zagranicznych badań dla sosny z prawej (albo na dole).
Krzywe Pobrane z bazy danych programu Wufi:
Do dalszych rozważań przyjmiemy statyczną wartość mi=50
Zmiana wymiaru szczeliny między deskami
W przeważającej części przypadków na dach kładzie się deskowanie mokre albo o wartościach normowych, w górnym zakresie dopuszczalnej wilgotności tj. ok. 18%. W takim przypadku dalsze odsychanie drewna raczej zwiększy rozmiar szczeliny zmniejszając w ten sposób opór dyfuzyjny.
Warto zwrócić uwagę, że może trafić się przypadek, że w lato położymy wysezonowane drewno o wilgotności np. 12% (nieczęsty przypadek) a w warunkach zimowy drewno zwiększy swoją objętość zamykając pory. Oszacujmy jak to może wyglądać.
W normie EN 336 pojawia się bardzo uproszczony wzór na temat zmiany wymiarów drewna zależnie od jego wilgotności (pomijamy mniej istotne zmiany związane z temperaturą):
4.2 Zmiany wymiarów spowodowane zmianami wilgotności
Jeżeli nie ma innych ustaleń, należy przyjąć, że:
grubość i szerokość elementów z drewna iglastego i topoli w przypadku wilgotności od 20 % do 30 % wzrasta o 0,25 % przy zmianie wilgotności o 1,0 %, a w przypadku wilgotności poniżej 20 % maleje o 0,25 % przy zmianie wilgotności o 1,0 %;
grubość i szerokość elementów z drewna liściastego w przypadku wilgotności od 20 % do 30 % wzrasta o 0,35 % przy zmianie wilgotności o 1,0 %, a w przypadku wilgotności poniżej 20 % maleje o 0,35 % przy zmianie wilgotności o 1,0 %.
Spróbujmy zrobić symulacje zmiany wymiaru szczeliny deski o wilgotności 12% o trzech różnych szerokościach w zależności od zmiany jej wilgotności:
Jak widzimy deski w swoim cyklu pracy mogą przymknąć szczeliny między sobą nawet o 3mm.
Opór dyfuzyjny zastępczy deskowania i membrany
Należy sobie zadać pytanie jaki wpływa ma wymiar szczeliny na opór dyfuzyjny układu deskowanie + membrana. Tak jak pisałem wcześniej – nie jest to proste i bardzo zmienne w czasie. Ale spróbujmy to oszacować. Poniższe obliczenia prowadzę dla szczeliny 1mm do 1cm. Nie rozważam większych szczelin bo w końcu po coś kładziemy to deskowanie – z uwagi na redukcję hałasu, sztywność i ograniczenie dostępu zwierząt i owadów oraz ochrony p.poż.
Rozważamy deskę calówkę grubości ok. 25 mm.
Zastosujmy sobie poniższy wzór, który stanowi średnia harmoniczną oporów deski i powietrz z sumowany z oporem membrany Sd=0,15 (opór rezystorów połączonych równolegle).
Zestawienie tabelaryczne:
| Szerokość szczeliny [m] | 0,001 | 0,002 | 0,003 | 0,004 | 0,005 | 0,006 | 0,007 | 0,008 | 0,009 | 0,01 |
| Udział procentowy deski calówki szer. 10 cm | 99,01% | 98,04% | 97,09% | 96,15% | 95,24% | 94,34% | 93,46% | 92,59% | 91,74% | 90,91% |
| Udział procentowy powietrza przy desce 10 cm | 0,99% | 1,96% | 2,91% | 3,85% | 4,76% | 5,66% | 6,54% | 7,41% | 8,26% | 9,09% |
| Udział procentowy deski calówki szer. 15 cm | 93,81% | 88,44% | 83,74% | 79,59% | 75,90% | 72,60% | 69,63% | 66,94% | 64,50% | 62,26% |
| Udział procentowy powietrza przy desce 15 cm | 0,66% | 1,32% | 1,96% | 2,60% | 3,23% | 3,85% | 4,46% | 5,06% | 5,66% | 6,25% |
| Udział procentowy deski calówki szer. 20 cm | 99,50% | 99,01% | 98,52% | 98,04% | 97,56% | 97,09% | 96,62% | 96,15% | 95,69% | 95,24% |
| Udział procentowy powietrza przy desce 20 cm | 0,50% | 0,99% | 1,48% | 1,96% | 2,44% | 2,91% | 3,38% | 3,85% | 4,31% | 4,76% |
| Opór dyfuzyjny układu z membraną przy desce 10 cm [m] | 0,99 | 0,79 | 0,67 | 0,58 | 0,53 | 0,48 | 0,45 | 0,42 | 0,40 | 0,38 |
| Opór dyfuzyjny układu z membraną przy desce 15 cm [m] | 1,13 | 0,96 | 0,84 | 0,75 | 0,68 | 0,62 | 0,58 | 0,54 | 0,51 | 0,48 |
| Opór dyfuzyjny układu z membraną przy desce 20cm [m] | 1,16 | 0,99 | 0,88 | 0,79 | 0,72 | 0,67 | 0,62 | 0,58 | 0,55 | 0,53 |
A teraz wykres:
Oś pionowa – opór dyfuzyjny [m]
Oś pozioma wymiar szczeliny [m]
Czy cieśla świadomie tworzy szczeliny między deskami? Czy raczej kładzie równo licząc, że się zeschną?
Można też oczywiście prowadzić rozważania przy cieńszej desce.
Próby symulacji
Tak jak pisałem wcześniej. Pokaże parę przykładów w stanie ustalonym z uwzględnieniem wad w przegrodzie. Używam programu Ubakus, który raczej nie był dedykowany do tych celów, ale świetnie się nadaje do wizualizacji problemu.
Poniżej uproszczony schemat modelu przy paraizolacji SD5 i szczelinie 3mm oraz deski 15cm. W paraizolacji jest mostek termiczny dyfuzyjny w postaci ścianki.
Przypadek 1: Przegroda wykonana 100% prawidłowo z wieńcem betonowym
Skrajny mróz -20*C Rh90%, Wewnątrz wilgotność 40%. – jest kondensacja (dochodzimy do linii 100% wilgotności)
To jest oczywiście przypadek skrajny dlatego idziemy do warunków średnich w grudniu w Warszawie
Temp zewn. 0,8*C C Rh89%, Wewnątrz wilgotność 50%. – Nie ma kondensacji. Widać lekkie podbicie wilgoci w miejscu ściany żelbetowej (na przekroju po lewej stronie wygląda jak drewno). W przekroju nad ścianką żelbetowa nic się nie dzieje, ale widać skok w wilgotności względnej pod deskami. Drewno jest w stanie wysokiej sorpcji. W trakcie bezchmurnych dni w skutek radiacji nieboskłonu może dochodzić do kondensacji pod deskowaniem.
Przypadek 2: Paraizolacja została przyklejona do muru z silikatu lub gazobetonu (to jest też poprawne, ale tutaj może mieć skutki lokalne):
Średnie Warszawski styczeń. Temp zewn. -1,2*C C Rh86%, Wewnątrz wilgotność 50%. W miejscu nad ścianką pojawia się kondensat. Poza przekrojem ścianki
Miejsce poza ścianką.
Kondensację redukuję zwiększenie szczeliny z 3mm na 1 cm (ale wilgotność wokół drewna jest podwyższona nadal)
Średnie Warszawski styczeń. Temp zewn. -1,2*C C Rh86%, Wewnątrz wilgotność 50%.
W szczelinie między deskami nad dziurą w paraizolacji jest wilgotność 0k., ale 7 cm dalej w miejscu pełnej deski już pojawia się zawilgocenie.
Przypadek 3: Zrobiliśmy 10mm dziurę w paroizolacji poza ścianką
(symulacja obarczona znacznym błędem – symulujemy dziurę liniową a nie okrągła punktową)
Wniosek
Wniosek taki jak zwykle. Można, da się i często się udaje…..
Ale czy?
- będziemy pewni tego rozwiązania?
- czy jesteśmy w stanie je zaplanować i zrobić odpowiednie obliczenia
- Czy jesteśmy w stanie wpasować się przy budynkach remontowanych?
- Czy jesteśmy w stanie skontrolować wszystkie prace?
Pokazane symulacje to oczywiście tylko zabawa programikiem i nie odzwierciedlają do końca rzeczywistości. Uwzględniają tylko parę przykładów wizualizujących problem. Może być być oczywiście ileś innych rozwiązań z uwzględnieniem lepszej paroizolacji.
Zapraszam do dyskusji i wymiany doświadczeń.