1 Mechanika wilgoci. Fizyka i chemia budowli część 1-1Emgr inż. Anna Najder, dr inż. Tomasz Najder Wersja 06/2008, zmodifikowana 10/ (Part 1_1 PP 2007, animation + p/r) Copyright notice Unauthorised copying of this presentation as whole or in parts in any form or by any means, electronic, photocopying, recording or otherwise, without prior written permision is prohibited. ready

2 Spis treści Wstęp 3 Źródła wilgoci 10Bezpośrednie oddziaływanie wilgoci na budynek Skutki zawilgoceń Przyczyny kłopotów wilgotnościowych obiektów zabytkowych Transport wody i wilgoci Tradycyjne i współczesne tynki Transport wody w murach otynkowanych Pojęcia związane z wilgocią (parą) Dyfuzja i konwekcja pary wodnej Przepuszczalność pary i paroszczelność Dyfuzja i konwekcja c.d Kondensacja pary, punkt rosy Konwekcja w obiektach sakralnych Wilgoć w konstrukcjach murowych Naprężenia i odkształcenia w murze Naprawy – „przykazania” ready

3 Różne kombinacje materiałów elementu 11. Dyfuzja i konwekcja c.d. Różne kombinacje materiałów elementu tynk – mur – wykładzina wewnętrzna: użytych w czasie budowy ready press press

4 Różne kombinacje materiałów elementu tynk – mur – wykładzina wewnętrzna możliwych do użycia w czasie renowacji budynku zabytkowego ! ready press press press press

5 Ruch powietrza następuje od wysokiego do niskiego ciśnienia.Para wodna może być oprócz dyfuzji transportowana poprzez konstrukcje w wyniku różnicy ciśnienia powietrza po obu stronach tej konstrukcji. Zjawisko to zwie się konwekcją. Różnice ciśnienia powietrza mogą być spowodowane wiatrem, różnicą temperatur lub działaniem wentylacji. Ruch powietrza następuje od wysokiego do niskiego ciśnienia. Gdy powietrze przemieszcza się od strony ciepłej do zimnej powstaje ryzyko kondensacji – powodem jest wzrost wilgotności względnej z malejącą temperaturą. Przy ruchu powietrza od strony zimnej do ciepłej następuje zjawisko przesychania – wilgotność względna zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Zarówno zjawisko kondensacji, jak i przesychanie mogą być szkodliwe dla wnętrza budynku zabytkowego, jak i jego wyposażenia np. mebli. ready press press press press

6 press press press press press ready

7 Ruch w wyniku dyfuzji zależy od zawartości pary wodnej w ośrodkach.Ruch powietrza i pary wodnej pomiędzy budynkiem i jego otoczeniem oraz gruntem jest złożony. Ruch w wyniku konwekcji zależy od ciśnienia i temperatury w poszczególnych ośrodkach. Ruch w wyniku dyfuzji zależy od zawartości pary wodnej w ośrodkach. Dochodzią przecieki (dotyczy wody i powietrza w wyniku działaniu wiatru) oraz ruch kapilarny. Konwekcja i dyfuzja związana jest z ogrzewaniem lub brakiem ogrzewania pomieszczeń budynku oraz istnieniem lub brakiem możliwości wentylacji biernej względnie czynnej. press press press press ready press press press

8 Ryzyko kondensacji większych ilości wody jest dużo większe w wyniku konwekcji niż dyfuzji.Jak widać z wykresu obok, ilość wilgoci transportowanej w wyniku konwekcji rośnie szybko wraz ze wzrostem otworów i pęknięć. Konwekcja jest szybkim środkiem transportu pary wodnej (pod warunkiem jednak, że pęknięcia mają odpowiednią szerokość). Dyfuzja jest procesem wolniejszym i dotyczy znacznie mniejszych ilości wody. Jedynym wyjątkiem od reguły j.w. jest transport wilgoci w piwnicach, gdzie dominuje dyfuzja. Zawartość pary w gruncie prawie zawsze jest wyższa niż w piwnicy – nawet nieogrzewanej. konwekcja ready press press press

9 Paro- i wiatroizolacjeready

10 W domach szkieletowych i w dachach powszechnie stosuje się tzwW domach szkieletowych i w dachach powszechnie stosuje się tzw. paroizolacje. Są to materiały osłaniające konstrukcję i izolację cieplną przed napływem pary wodnej. Sama para wodna nie jest groźna dla przegrody, dopiero jej kondensacja pogarsza termoizolacyjność ściany i zagraża materiałom konstrukcyjnym, szczególnie drewnianym. Jako paroizolacje stosuje się najczęściej folie polietylenowe (PE) przepuszczające parę wodną w wyniku dyfuzji w ilości ok. 0,3 mg na dobę na powierzchni 1m2. Dlatego folie PE późniają proces przenikania pary wodnej, nie stanowiąc dla niej ostatecznej zapory. Dlatego folie PE winny być nazywane opóźniaczami przepływu pary wodnej, a nie paroizolacjami. ready press press press press press press

11 W procesie budowania domu łączy się zwykle materiały o różnych właściwościach fizycznych, osiągnięcie idealnej szczelności nie jest możliwe. Aby rozwiązać problemy z przenikaniem wilgoci wypracowano układ ściany, w którym od wewnątrz montuje się materiały ograniczające jej dopływ, a od zewnątrz możliwiające wydobywanie się pary wodnej poza przegrodę. Te ostatnie stanowią folie o wysokim współczynniku paroprzepuszczalności ponad 1000g/m2/24h lub inne folie umożliwiające przepływ powietrza wentylującego termoizolację. W takim układzie ściany przestaje być istotne czy folia paroizolacyjna jest zaporą czy tylko opóźniaczem przepływu pary wodnej. Najważniejsza jest zdolność systemu do pozbywania się pary wodnej, czyli wysoka paroprzepuszczalność folii zewnętrznej lub sprawność wentylowania przegrody w formie szczeliny wentylacyjnej. ready press press press press press

12 listwy zakład Bilans przepływu pary wodnej powinien być zrównoważony tzn. ilość pary wodnej wchodzącej w ścianę przez większą część roku od wewnątrz winna być taka sama, jak ilość wychodząca. Zbyt duże ilości pary wychodzącej może w zimie prowadzić do skraplania się jej w zewnętrzej strefie przegrody lub zamarzania. Stąd właściwą regulację wilgotności w pomieszczeniach, zwłaszcza o szczelnych oknach winna zapewniać sprawnie działająca wentylacja grawitacyjna lub mechaniczna. Folię zewnętrzną o znacznej paroprzepuszczalności winno cechować odporność na promieniowanie ultrafioletowe oraz ochrona przed wiatrem i deszczem zacinającym. Na rysunku obok zasady montażu szwedzkiej wiatroizolacji WINDY. Jest to folia PE laminowana warstwą polipropylenu. papa izolacyjna membrana izolacyjna ready press press press press press

13 Dlaczego potrzebna jest paroizolacja?1,8 g/m3 12,0 g/m3 Wilgoć w postaci pary wodnej nie będzie wówczas przenikać bezpośrednio z ciepłych pomieszczeń poddasza do konstrukcji połaci dachu na zasadzie dyfuzji i powodować szkody. Paroizolacja nie powinna przepuszczać powietrza. Wilgotne powietrze przedostające się bowiem przez takie nieszczelności przenika do konstrukcji dachowej i schłodzone skrapla się. ready press press

14 Konstrukcja dachowa Układ konstrukcji dachowej jest niemal identyczny, jak ściany z poprzednich stron. Wydzielić tu można kolejno od środka: 1. paroizolację, 2. termoizolację, 3. przestrzeń powietrzną, 4. wiatroizolację. 4. 3. 1. 2. press ready

15 Różnice funkcjonowania wiążą się z faktem, że para wodna z pomieszczeń transportowana jest w dominującej części przez konwekcję, w mniejszej przez dyfuzję. Ponadto pochylenie dachu sprawia w przeciwieństwie do pionowych ścian, że wiatroizolacja musi zapewnić absolutną szczelność na przecieki od deszczu i wód roztopowych w przypadku nieciągłości pokrycia dachowego, np. uszkodzenia lub przesunięcia się dachówek. Łatwość odparowania przenikającej przez termoizolację pary ułatwia jednocześnie szeroka z reguły szczelina wentylacyjna. ready press press press

16 3. 4. 2. 1. 5. Powyżej zasygnalizowane okolicznościsprawiają, że główną cechą wiatroizolacji winna być wodoszczelność, a nie wysoka paroprzepuszczalność. Para przenikająca przez termoizolację uchodzić bowiem będzie przez szczelinę powietrzną. Z kolei paroizolacja może być również bardziej szczelna w przypadku usuwania pary wodnej z pomieszczeń pod dachem przez sprawnie działającą wentylację. Na rysunku obok kolejno od środka: 1. paroizolacja, 2. termoizolacja, 3. więźba dachowa, 4. wiatroizolacja, 5. łaty i kontrłaty. 3. 4. 2. 1. 5. ready press press

17 press ready

18 Zasady montażu wiatroizolacji bez szalunku z desekSzerokości zakładów: pochylenie dachu: Zasady montażu wiatroizolacji bez szalunku z desek ready

19 Przykład montażu wiatroizolacji bez szalunku z desekready

20 Zasady stosowania paroizolacji c.d.1. szczelina wentylująca pokrycie dachowe, 2. szczelina zapewniająca wymianę powietrza nad warstwą ocieplającą. press Typowa konstrukcja dachowa z paro- i wiatroizolacją oraz szczelinami wentylacyjnymi press ready

21 Zasady funkcjonowania wentylacji wewnętrznej połaci dachowejNawiew: 1. wiatroizolacja, 2. kontrłaty, 3. termoizolacja, 4. paroizolacja. Wywiew przy kalenicy: 1. dachówka wentylacyjna, 2. kalenica, 3. wiatroizolacja, 4. paroizolacja. Zasady funkcjonowania wentylacji wewnętrznej połaci dachowej press press press ready

22 Na lewo na dole: termoizolacja z pojedyńczą szczeliną wentylacyjną. Na prawo u góry: termoizolacja z podwójną szczeliną wentylacyjną. ready press press press

23 12. Kondensacja pary, punkt rosy! Schemat kondensacji na skutek zbyt małej izolacyjności termicznej muru: temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody spada poniżej tzw. punktu rosy – para wodna ulega skropleniu. Kondensacja na wewnętrznej powierzchni ścian oprócz konsekwencji estetycznych może prowadzić do niszczenia okładzin drewnianych, tworzenia się grzybów (stanowić zagrożenie alegiczne). Gnicie oparć belek stropowych i rdzewienie ich zakotwień w murze stanowi zagrożenie zawałem konstrukcji. ready press press press

24 Woda kondensacyjna, powstająca po wewnętrznej stronie szyby okiennej (pojedyńczej, schłodzonej) zamaka mur pod oknem. Fot. D. Markowski ready

25 Kondensacja na skutek dużej bezwładności cieplnej budynkuKondensacja na skutek tzw. inercji termicznej. Dotyczy grubych murów budowli zabytkowych. Występuje w okresie wiosenno-letnim, gdy budynek jest zimniejszy od otoczenia – patrz linia czerwona. ready press press press press

26 Kondensacja pary wodnej na chłodnych płytach kamiennych na skutek schładzania się zewnętrznego gorącego powietrza. Zjawisko, jak na zdjęciu występuje często w lipcu, w okresie silnych upałów. Przeciwdziałanie: przerwać wietrzenie pomieszczenia! Nie bez znaczenia na intensywność zjawiska jest fakt, że napływające z zewnątrz cieplejsze powietrze zawiera więcej pary wodnej [g/m3] pomimo, że wilgotność względna na zewnątrz i wewnątrz [%] są zbliżone do siebie. Fot. B. Rouba press ready

27 Koniec części 1-1D ready

28 Thank You for Your attention!ready