98 4/2004 Dr inż. Hartwig Künzel Instytut Fraunhofera Fizyki Budowli w Holzkirchen/Niemcy Dr inż. Jan Radoń Katedra Budownictwa Wiejskiego, AR w Krakowie Zalety zastosowania paroizolacji wspierających proces wysychania Przedstawienie zagadnienia Pytanie, czy stosowanie paroszczelnych lub częściowo przepuszczalnych folii, w każdym przypadku gwarantuje rzeczywistą ochronę przed zawilgoceniem, pojawia się nie tylko przy nowych domach. Również przy modernizacji starych budynków, projektanci i wykonawcy stają przed trudnym problemem zapewnienia ochrony przed zawilgoceniem, szczególnie gdy należy spełnić odpowiednie normy i wytyczne. Warto zauważyć, iż istniejące paradygmaty, jak np. całkowita izolacja przegrody przed dyfuzją, doprowadziły w przeszłości do wielu szkód budowlanych. Często nie uwzględniano bowiem zawartości wilgoci w materiałach i elementach konstrukcji powstających w czasie cyklu budowlanego, jak i po jego zakończeniu. Suche materiały, wskutek zjawiska sorpcji, pochłaniają czasem wiele wilgoci z powietrza. Niekiedy ilość wchłoniętej wilgoci jest wyższa niż maksymalnie dopuszczalna ilość wody wykroplona wskutek dyfuzji. Nawet przy prawidłowym wykonaniu szczelnych powłok dyfuzyjnych, nie można wykluczyć dopływu wilgoci przez zamocowania i boczne zakończenia [1]. Poprzez powstające w tych miejscach szczeliny dochodzi do konwekcyjnego przemieszczania się pary wodnej, co może prowadzić do lokalnych zawilgoceń. Folie paroszczelne nie przepuszczają pary wodnej, nie pozwalają więc na wysychanie. W niniejszym opracowaniu objaśnimy w jakich warunkach stosowanie standardowych rozwiązań może być bardzo szkodliwe, oraz jak zastosowanie specjalnych, wspomagających wysychanie, paroizolacji może rozwiązać niektóre problemy związane z zawilgacaniem przegród. Zostaną przedstawione wyniki badań laboratoryjnych oraz badania w warunkach rzeczywistego klimatu pozwalające na sformułowanie odpowiednich wniosków. Rys. 1. Schematyczne przedstawienie zewnętrznych oddziaływań cieplnowilgotnościowych na dach oraz kierunki przepływu ciepła i wilgoci przez ocieploną połać dachową. Wpływ zmiennych oddziaływań klimatycznych na przegrody budynku Przegrody zewnętrzne chronią wnętrze budynku przed wpływami atmosferycznymi. Są nimi, obok występujących sporadycznie opadów i wiatru, nasłonecznienie i temperatura oraz wilgotność powietrza zewnętrznego. Na rysunku 1 przedstawiono schematycznie higrotermiczne warunki zewnętrzne i wewnętrzne oraz ich oddziaływanie na przegrodę na przykładzie dachu stromego. Większość czynników klimatycznych po zewnętrznej stronie przegrody podlega wahaniom dobowym, a od wewnątrz - sezonowym (letnim i zimowym). Podczas dnia powierzchnia dachu jest ogrzewana promieniami słońca. Ciepło z dachu jest wtórnie oddawane do środka poprzez przewodzenie cieplne oraz do zewnątrz poprzez długofalowe wypromieniowanie, konwekcję oraz efekty latentne jak parowanie wody opadowej lub topnienie śniegu. Jeszcze przed zachodem słońca, kiedy promieniowanie zanika, długofalowe wypromieniowanie cieplne z powierzchni zewnętrznej doprowadza do znacznego wychłodzenia powierzchni dachu. Wychłodzenie to, zwłaszcza w bezchmurne dni, może utrzymywać się całą noc. Prowadzi ono do wykroplenia znacznej ilości pary wodnej z powietrza w obrębie zewnętrznej powierzchni dachu. W czasie wykraplania, trwającego średnio 300 godzin miesięcznie, na powierzchni dobrze ocieplonego dachu pojawia się od 2 do 8 kg/m 2 wykroplin. W przypadku dachów wentylowanych wilgoć może się również zbierać w szczelinie wentylacyjnej i prowadzić do zawilgocenia krokwi i ocieplenia [2]. Procesy cieplne przebiegające na powierzchni dachu wpływają więc na temperaturę i wilgotność całej przegrody. Podczas dnia podwyższona temperatura zewnętrzna powoduje dyfuzyjne przenikanie pary z zewnętrznych warstw do wnętrza przegrody i częściowo, w przypadku konstrukcji otwartej dyfuzyjnie lub wentylowanej, wpływa na wysychanie wilgoci na zewnątrz. Jakie skutki może przyjąć odwrócenie przepływu wilgoci do wewnątrz po- Rys. 2. Pomierzone przebiegi temperatury powierzchni dachu i wilgotności względnej między szczelną paroizolacją (założoną od środka) a izolacją cieplną z wełny mineralnej w pogodny dzień zimowy w dniu 5.02.1998.
4/2004 Rys. 3. Budowa i zasada działania paroizolacji kapilarnie aktywnej (tzw. higrodiody). Paro o wysokich wartościach S d sugerują więc często wyższe zabezpieczenie przed wykraplaniem pary wodnej, niż występuje to w rzeczywistości. Jednocześnie folia paroszczelna może bardzo utrudnić wysychanie zawilgoconej przegrody. W wielu wypadkach sensowniej jest więc, zamiast pełnej blokady, zainstalowanie paroizolacji hamującej przenikanie pary o wartości S d między 2 a 5 m. Zimowe wykraplanie zostanie przez to wystarczająco ograniczone, a równocześnie możliwe jest wysychanie w lecie w kierunku pomieszczenia. Przy niektórych zabiegach modernizacyjnych, jak np. ociepleniu dachu o szczelnym pokryciu (np. papą bitumiczną lub blachą) pomiędzy krokwiami lub też przy ociepleniu od wewnątrz starego muru pruskiego, nie wystarczy wysychanie do wewnątrz poprzez tradycyjną folię paroprzepuszczalną dla zagwarantowania długotrwałego zabezpieczenia konstrukcji przed zawilgoceniem. W tych przypadkach korzystne jest zastosowanie paroizolacji wspierających wysychanie. Od pewnego czasu istnieją dwa takie rozwiązania, które pracują wg różnych zasad fizycznych. 99 Rodzaje i zasada działania paroizolacji wspierających wysychanie Rys. 4. Zależność oporu dyfuzyjnego (wyrażonego przez S d ) od wilgotności względnej otaczającego powietrza dla poliamidowej (PA) folii wilgotnościowo-adaptacyjnej. kazano na przykładzie dachu krytego szczelnie blachą, skierowanego na południe. Na rysunku 2 przedstawiono pomierzone przebiegi temperatury powierzchni dachu i wilgotności względnej między szczelną paroizolacją (założoną od środka) a izolacją cieplną z wełny mineralnej w pogodny dzień zimowy [3]. W warunkach zimowych temperatura pokrycia dachu blaszanego wzrasta z -15 C nocą do 70 C w południe. Ten wysoki wzrost temperatury powoduje przenikanie wilgoci z oszalowania drewnianego do wnętrza dachu. Skutkiem tego wzrasta (z pewnym przesunięciem czasowym) zawilgocenie między folią paroszczelną a izolacją termiczną z 10% do ponad 90% wilgotności względnej. W nocy zaś, gdy temperatura powierzchni dachu spada znowu poniżej temperatury ogrzewanych pomieszczeń, dyfuzja odwraca się i wilgotność względna za paroizolacją powraca (po pewnym czasie) do punktu wyjściowego. Przedstawione wyniki pomiarów wyraźnie potwierdzają występowanie dziennych wahań wilgotności w przegrodzie wywołanych poprzez dyfuzję pary wodnej. Z reguły jednak nocny strumień przenikania jest zimą wyższy niż powodowane słońcem przenikanie odwrotne, tak więc zimą wilgoć przez dłuższy czas wędruje na zewnątrz. Latem natomiast zwiększa się odpowiednio przenikanie odwrotne, przy czym wilgoć w większej części przemieszcza się do wewnątrz lub wysycha do wnętrza budynku jeśli nie jest to uniemożliwione poprzez założoną od środka paroizolację. Od dłuższego czasu znana jest budowa i zasada działania kapilarnie aktywnej, przepuszczającej wodę, paroizolacji (nazywanej czasami higrodiodą). Składa się ona, jak przedstawiono na rysunku 3, z fi lcu syntetycznego, ujętego po obu stronach w zachodzące na siebie paski polietylenowe [6]. Folia gwarantuje wystarczający w zimie opór dyfuzyjny (S d > 10 m). Jeśli jednak zapora dyfuzyjna namoknie poprzez nieszczelności w dachu lub też z powodu odwrotnej dyfuzji w lecie, filc wchłania wilgoć i odprowadza ją poprzez przewody kapilarne do pow. zewnętrznej, gdzie wilgoć całkowicie wyparowuje. Odczuwalny, letni efekt schnięcia może nastąpić jednakże tylko wtedy, gdy na powierzchni takiej warstwy znajdzie się wystarczająca ilość wody aby mógł nastąpić kapilarny transport wilgoci w fi lcu. Nowszym i tańszym rodzajem paroizolacji wspomagającej wysychanie jest tzw. wilgotnościowa folia adaptacyjna [7]. Folia ta, w warunkach zimowych zachowuje się jak tradycyjna folia paroszczelna. Jeśli jednak zaistnieją korzystne warunki do wysychania przegrody, jak np. latem lub w innych porach roku w czasie uwarunkowanego klimatem przenikania odwrotnego, staje się otwarta na dyfuzję umożliwiając wysychanie do Dalszy ciąg na str. 100 Właściwości i stosowanie paroizolacji paroizolacja tradycyjna Paroizolacja stosowana jest z reguły w celu zabezpieczenia ocieplonych przegród przed wnikającą z powietrza wewnętrznego wilgocią. W przypadku ocieplenia od wewnątrz przy pomocy materiałów izolacyjnych o małym oporze dyfuzyjnym jest ono nieodzowne. Paro winny być położone blisko wewnętrznej powierzchni przegrody i funkcjonować równocześnie jako zapora przed przemieszczaniem powietrza (wiatroizolacja). Zwykłe, polietylenowe (PE) folie paroszczelne o wartości S d (ekwiwalent oporu dyfuzyjnego warstwy powietrza o określonej grubości) równej lub wyższej niż 100 m, wypełniają wprawdzie w prosty sposób wytyczne normy DIN 4108 [4], ale do praktycznego zastosowania nadają się tylko w szczególnych przypadkach. Przy stacjonarnym, jednokierunkowym obciążeniu wilgocią tradycyjne zastosowanie folii jest nadal celowe. Jednakże, jak udowodniły badania przeprowadzone w USA na przykładzie nowoczesnych domów z drewna, nawet przy dobrym wykonaniu uśredniony strumień pary wodnej przenikający przez przegrody zewnętrzne odpowiada wartości przepływu przez folię o wartości S d ok. 3 m [5]. To znaczy, że nawet przy istotnie podwyższonym oporze dyfuzyjnym zastosowanej paroizolacji, wnika tyle wilgoci w przegrody, jakby miały one jedynie wartość S d = 3 m. Rys. 5. Budowa badanej połaci dachowej oraz położenie punktów pomiaru wilgotności drewnianych elementów konstrukcji (u góry) oraz widok połaci od wewnątrz (u dołu).
100 4/2004 Rys. 7. Przebieg wysychania próbek drewnianych owiniętych w różne rodzaje paroizolacji oraz nieowiniętych próbek referencyjnych w warunkach laboratoryjnych. W celu określenia działania różnych typów paroizolacji przeprowadzono szereg badań w warunkach działania klimatu rzeczywistego na budynkach doświadczalnych w Instytucie Fraunhofera Fizyki Budowli w Holzkirchen/ Niemcy. Badania uzupełniono obliczeniami. Wyniki tych badań i ich interpretację w pewnym streszczeniu przedstawiono poniżej. Rys. 6. Przebiegi pomierzonych wilgotności drewna w zewnętrznym deskowaniu pod pokryciem z blachy oraz w krokwiach od wewnątrz przy zastosowaniu różnych rodzajów paroizolacji. Dalszy ciąg ze str. 99 środka. Ten fenomen można wyjaśnić poprzez zmienną wartość S d folii w zależności od otaczającej ją wilgotności powietrza czy materiału. Jak pokazały wyniki pomiaru (pokazane na rysunku 2), wilgotność względna poza paroizolacją podlega wahaniom wraz ze zmiennymi warunkami atmosferycznymi. Jeśli wilgoć przemieszcza się w kierunku zewnętrznym, w okolicy folii jest bardziej sucho. W takiej sytuacji paroizolacja istnieje po to, aby od strony pomieszczeń nie przechodziła wilgoć, która wzmocniłaby jeszcze ten strumień przenikania. Musi więc być w tym czasie możliwie szczelna. Jeśli wilgoć przemieszcza się do wewnątrz (tę sytuację określa się jako przenikanie odwrotne), wzrasta wilgotność w okolicy paroizolacji. W wypadku ekstremalnym dochodzi przy tym do wykroplenia. Wtedy wysoka przepuszczalność pary wodnej staje się korzystna, ponieważ dyfundująca w kierunku pomieszczenia wilgoć może zostać przepuszczona i przegroda może wysychać. Rysunek 4 pokazuje zależność wartości S d od wilgotności otoczenia dla folii wilgotnościowo-adaptacyjnej. Zależność przepuszczalności pary od wilgotnościowych warunków otoczenia spowodowana jest sposobem, w jaki następuje rozmieszczenie molekuł wody pomiędzy długimi łańcuchami molekuł polimerowych. Przy normalnych temperaturach w pomieszczeniu wartość oporu dyfuzyjnego zmienia się, między ok. 4 m w stanie suchym, a 0,1 m przy kontakcie z wilgocią (np. przy wykropleniu na folii lub kontakt z mokrym materiałem). Folia wilgotnościowo-adaptacyjna produkowana jest na bazie poliamidu i dlatego w dalszej części będzie oznaczana jako folia PA. Wysychanie stromego dachu o szczelnym pokryciu Przedmiotem badań był nie posiadający wentylacji dach blaszany ocieplony, między krokwiami, watą szklaną [3]. Procesy cieplno-wilgotnościowe badano szczegółowo w połaci dachowej skierowanej na północ o kącie nachylenia 50, położonej nad pomieszczeniem ogrzewanym o sterowanym mikroklimacie. W pomieszczeniu parametry powietrza utrzymywane były na poziomie 20 C oraz 50% wilgotności względnej w sezonie grzewczym. Utrzymanie tych warunków zapewniało sterowane urządzenie klimatyzacyjne. Na części połaci dachowej od strony pomieszczenia umieszczono folię polietylenową (PE), a na pozostałej części wilgotnościowo -adaptacyjną folię poliamidową (PA). Wewnętrzne oszalowanie w obu przypadkach wykonano z płyty gipsowo-kartonowej. Przy pomocy czujnika pomiaru wilgotności mierzono przebieg wilgotności drewna w szalunku drewnianym pod pokryciem dachowym oraz przy powierzchni krokwi od strony pomieszczeń. Budowę połaci wraz z punktami pomiaru wilgotności pokazano na rys. 5. Badano m.in. wysychanie szalunku zewnętrznego w warunkach letniego klimatu. W tym celu zewnętrzne oszalowanie nasączano wodą (do pełnej nasiąkliwości) na początku kwietnia. Po pierwszym roku pomiarów usunięto folię polietylenową (PE) i zastąpiono kapilarnie aktywną paroizolacją, powtarzając badania w roku następnym. Z uwagi na identyczne, wewnętrzne warunki klimatyczne oraz na podobny klimat zewnętrzny w tych latach wyniki badawcze przedstawiono łącznie dla obydwu cykli pomiarowych uznając, że mogą być one porównywalne. Folia wilgotnościowo adaptacyjna w praktycznym zastosowaniu Rys. 8. Budowa, przyjętej do obliczeń, połaci dachowej zmodernizowanej od zewnątrz.
4/2004 101 Rys. 9. Wyznaczony obliczeniowo rozkład wilgoci w dachu po 6 i 12 miesiącach od modernizacji. Rys.10. Modernizacja dachu od zewnątrz. Z lewej układanie i mocowanie folii adaptacyjnej, z prawej zakładanie izolacji termicznej. Przebieg zawilgocenia drewna (zewnętrznej części szalunku) oraz powierzchni zewnętrznych krokwi w pobliżu oszalowania wewnętrznego w okresie od kwietnia do września przedstawiono na rysunku 6. Jak można zauważyć zawilgocenie krokwi jest na początku we wszystkich częściach dachu niemalże identyczne. Z upływem czasu wilgoć przemieszcza się z szalunku do wewnątrz. W sumie oszalowanie traci w lecie ok. 2,5 kg/m 2 wody. Wzrasta natomiast wilgotność krokwi po stronie wewnętrznej. W części połaci dachowej, gdzie występują paro wspierające wysychanie, mniej więcej w połowie lata wilgotność krokwi zaczyna opadać, co świadczy o wysychaniu wilgoci do wnętrza. Złagodzony zostaje w ten sposób wzrost wilgoci w porównaniu do miejsc z folią PE w tak dużym stopniu, że wilgoć krokwi wzrasta tylko na krótko, ponad krytyczny wskaźnik 20 M.-%. W końcu lata wilgotność drewna w wybranych częściach dachu wyposażonych w paro wspomagające wysychanie spada poniżej 15 M.-% (jak w warunkach suchego powietrza). Wilgotność w części dachu z folią PE pozostaje znacznie podwyższona (>20 M.-%). Modernizacja dachu od strony zewnętrznej Przy modernizacji dachu z poddaszem mieszkalnym w istniejących budynkach często wykonuje się docieplenie lub wymianę istniejącego ocieplenia. Jeśli część mieszkalna od środka ma pozostać nienaruszona, można jedynie założyć ocieplenie i paroizolację od zewnątrz, umieszczając je w wolnych przestrzeniach między krokwiami [8]. Według tradycyjnego sposobu układania poszczególnych warstw w dachu, paroizolacja nie może zostać poprowadzona po zimnej (zewnętrznej) części przegrody. Folia musi więc zostać przycięta i umieszczona pomiędzy krokwiami tak, aby krokiew po stronie zewnętrznej pozostawała wolna. Postępowanie owo jest nie tylko kosztowne, ale posiada także i tę wadę, że trwałe uszczelnienie przed wiatrem jest prawie niemożliwe. O wiele prostsze (i korzystniejsze) byłoby poprowadzenie paroizolacji po zewnętrznych stronach krokwi. Jakie skutki może wykazywać rozwiązanie tego typu dla zawilgocenia krokwi, zostało sprawdzone przez proste badanie laboratoryjne i symulację komputerową. Badanie laboratoryjne przeprowadzono na próbkach drewna o wymiarach 14x14x50 cm ze świeżo ściętego drzewa. Aby zapewnić wysychanie tylko przez boczne powierzchnie czoła próbek uszczelniono woskiem. Następnie część próbek owinięto w folię adaptacyjną PA, a część w tradycyjną folię PE. Folie na złączeniach odpowiednio uszczelniono. Dalej okryte folią próbki (jako kawałki krokwi) zostały złożone wraz z próbkami referencyjnymi (nie zawiniętymi w folię) w przewiewnym pomieszczeniu o temperaturze 23 C i 50% wilgotności względnej. Próbki ważono w regularnych odstępach czasu. Na końcu określono pozostałą wilgoć drewna. Uśrednione przebiegi wilgotności próbek drewna w czasie 6 miesięcy pokazano na rys. 7. Ze stanu nasycenia do krytycznego wskaźnika 20 M.-% i poniżej, nie zawinięte w folię kawałki drewna wysychają w ciągu 4 tygodni. Dalszy ciąg na str. 102
102 4/2004 Rys. 11. Budowa (z lewej) i przebieg wysychania (z prawej) lekkiej ściany zewnętrznej z adaptacyjną i kapilarnie aktywną paroizolacją. Dalszy ciąg ze str. 101 Natomiast próbki okryte folią PA potrzebowały na to 5 miesięcy. Ten czas schnięcia zawiera się jednak w granicach 6 miesięcy wymaganych normą DIN 68800 [9]. Kawałki krokwi okryte folią PE prawie nie wysychały; ponadto można było z czasem zauważyć wyraźne ślady pleśni na ich powierzchni. Wilgotnościowe procesy zachodzące w dachu poddanym modernizacji od zewnątrz wyznaczono poprzez dwuwymiarową symulację obliczeniową. Założono, że paroizolacja została rozłożona na krokwi. W pierwszym przypadku zastosowano tradycyjną folię PE, a w drugim folię adaptacyjną PA. Na rys. 8 pokazano przekrój fragmentu dachu (pomiędzy osiami symetrii krokwi i przestrzeni między krokwiami) przyjętego do obliczeń. Dane materiałowe zostały zaczerpnięte z bazy danych materiałowych programu WUFI [10]. Tynk wewnętrzny (płyta gipsowo-kartonowa) ma równoważny opór dyfuzyjny o wartości 0,2 m, a folia paroprzepuszczalna na powierzchni zewnętrznej wartość S d = 0,02 m. Jako klimatyczne warunki zewnętrzne przyjęto średniodobową temperaturę i wilgotność powietrza dla typowego roku meteorologicznego w Holzkirchen. Klimat pomieszczenia zmienia się w formie sinusoidy między 20 C, 40% wilgotności względnej zimą, a 22 C, 60% wilgotności względnej latem (są to typowe wartości przy mieszkalnym używaniu pomieszczeń). W obliczeniach pominięto zyski ciepła od nasłonecznienia oraz transport kapilarny jako czynniki, które mogą przyspieszyć wysychanie. Dla drewnianych krokwi i oszalowania przyjęto początkową zawartość wody 110 kg/m 3 (prawie 30 M.-%). Początkowe zawilgocenie pozostałych materiałów odpowiada ich wilgotności względnej 80%. Obliczenia prowadzono dla okresu 3 lat po hipotetycznej modernizacji zaczynając od października. Wyniki rozkładu wilgoci w krokwi po 6 i 12 miesiącach pokazano na rys. 9. Jak można zauważyć, w przypadku dachu z folią PE, wysychała do wewnątrz tylko część wilgoci, podczas gdy reszta przemieszczała się w kierunku zewnętrznej powierzchni krokwi. Zastosowanie folii PA spowodowało szybkie wysychanie wilgoci na wszystkie strony. W początkowym okresie prowadziło to nawet do lekkiego podwyższenia wilgoci szalunku w pobliżu krokwi, co jednak w ciągu roku całkowicie uległo wyschnięciu. Podczas gdy wilgoć od strony pomieszczenia na powierzchni krokwi w obu wariantach konstrukcji relatywnie szybko schnie zbliżając się do normalnych sezonowych warunków wilgotności powietrza, na zewnętrznych powierzchniach krokwi pod folią PE dochodzi do trwałego, krytycznego stanu zawilgocenia. W przypadku folii PA powierzchnia krokwi wysycha w ciągu roku do poniżej 20 M.-%. Można więc przypuszczać, że wystąpienie jakichkolwiek szkód spowodowanych przez pleśnienie lub gnicie po modernizacji dachu w opisany sposób z zastosowaniem folii PA, jest wysoce nieprawdopodobne. Wyniki obliczeń symulacyjnych pokazują, że stan wilgotnościowy dachu, w przypadku ocieplenia z zewnątrz oraz owinięcia krokwi folią, w sposób istotny zależy od wyboru rodzaju paroizolacji. Jeśli użyje się tradycyjną folię PE, wówczas krokiew schnie źle i dochodzi do zawilgocenia drewna do ponad 100 M.-%. Natomiast jeśli zastosuje się folię (PA) na bazie poliamidu, krokiew systematycznie wysycha. Na fotografii 10 pokazano wykonywanie modernizacji dachu od zewnątrz. Wysychanie lekkich ścian zewnętrznych Podobnie jak w przypadku dachów, istnieją konstrukcje lekkich ścian zewnętrznych, w których wysychanie wilgoci na zewnątrz jest znacznie utrudnione. Przyczyną jest szczelna dyfuzyjnie warstwa materiału po zewnętrznej stronie przegrody (obłożenie fl izami, tworzywem, blachą, szkłem itp.). W takich przypadkach wilgoć może i powinna w wystarczającej ilości wysychać do wnętrza budynku. Równocześnie jednak przegroda powinna być chroniona przed wnikaniem pary wodnej od strony pomieszczeń. Jak można się domyślać jedynym rozwiązaniem w takich sytuacjach może być paroizolacja wspomagająca wysychanie. Dla sprawdzenia tej tezy wykonano szereg pomiarów dla lekkiej przegrody ze szkieletem drewnianym. Użyto kilku ramowych elementów ściennych o budowie jak na rysunku 11 (z lewej strony). W części przegród zastosowano folię adaptacyjną (PA) a w części kapilarnie aktywną paroizolację. Elementy umieszczono we wschodniej i zachodniej elewacji klimatyzowanej hali wystawiając je na działanie rzeczywistego klimatu od zewnątrz i kontrolowanego mikroklimatu (20 C i 50% wilgotności względnej powietrza) od środka. Zewnętrzne oszalowanie modelowanej przegrody (deski) zostały przed wbudowaniem nasączone do 50 M.-% (4 kg/m 2 ). Następnie elementy ścienne zostały szczelnie zabezpieczone od strony zewnętrznej płytą aluminiową. Badania rozpoczęto w listopadzie 1998 roku. Zawartość wilgoci w przegrodzie mierzono co tydzień poprzez ważenie wyjmowanych elementów ściennych. Na rysunku 11 (z prawej strony) przedstawiono przebieg zawilgocenia jako wartość średnią elementów skierowanych na zachód i wschód. Podczas gdy elementy z folią PA w miesiącach zimowych grudzień-luty wykazywały lekki wzrost zawartości wody (jak można przypuszczać z powodu wnikającej wilgoci z pomieszczeń), to zawartość wody w elementach z kapilarnie aktywną paroizolacją pozostawała prawie niezmienna. Różnicę tę można wyjaśnić przez wyższą wartość S d kapilarnej paroizolacji (w zakresie suchym). Schnięcie elementów ściennych z folią PA zaczyna się w marcu. Pięć miesięcy później, w sierpniu, elementy były całkowicie suche. Wyparowała wilgoć początkowa jak i przyrost wilgotności w zimie. Przegrody straciły więc ponad 4 kg/m 2 wody. Jest to czterokrotnie więcej w porównaniu z dopuszczalnym zawilgoceniem wg DIN 4108 [4]. Wysychanie elementów z paroizolacją kapilarną rozpoczyna się dopiero w czerwcu i przebiega wyraźnie wolniej. W końcu lata elementy te zawierają wciąż ponad 2/3 wilgotności początkowej. Z racji niższych temperatur powierzchni zewnętrznych letnie wykroplenie pary wodnej (wskutek dyfuzji odwróconej) w lekkich elementach ściennych występuje rzadziej niż na dachu. Z tego powodu kapilarnie aktywna paroizolacja w ścianach zewnętrznych jest mniej skuteczna niż w dachach. Folia PA już na długo przed pierwszym wykropleniem pary wodnej (w zakresie od 70% do 80% wilgotności względnej) staje się przepuszczalna. Ta własność, potwierdzona badaniami wskazuje, że jej stosowanie nie tylko w dachach ale także w lekkich konstrukcjach ściennych zapewnia pełne wysychanie przegrody w lecie. Ochrona przed zawilgoceniem ocieplonej fasady z muru pruskiego W przypadku wewnętrznego ocieplenia ściany z muru pruskiego zastosowana warstwa ocieplająca, wraz z wewnętrznym tynkiem lub obłożeniem, oraz - w razie potrzeby - paroizolacją powinna posiadać S d o wartości między 0,5 a maksymalnie 2 m [11]. Podstawą tych zaleceń są wymogi odnośnie ochrony przed wykropleniem (dyfundującej od środka pary wodnej) z jednej strony i ochrony przed zaciekającym deszczem z drugiej strony. Wymogi te są bardzo trudne do spełnienia jednocześnie. Ochrona przed zaciekami w przypadku fasady z muru pruskiego polega na maksymalizacji potencjału wysychania, ponieważ wnikanie deszczu w fugi między konstrukcję drewnianą i wykończenie między belkami głęboko w ścianę jest nie do uniknięcia. Oznacza to, że także ocieplenie wewnętrzne powinno być tak paroprzepuszczalne, jak jest to tylko możliwe. Jeśli od środka występuje paroizolacja to powinna ona umożliwić wysychanie wilgoci (z deszczu) również do wnętrza. Ta sama paroizolacja powinna jednocześnie hamować dyfuzję pary z powietrza wewnętrznego do przegrody. Na podstawie badań sprawdzano czy te, poniekąd sprzeczne, wymagania mogą być spełnione poprzez zastosowanie folii adaptacyjnej (PA).
4/2004 103 W tym celu przeprowadzono badania w budynku zbudowanym z muru pruskiego będącego własnością Instytutu Fraunhofera w Holzkirchen (rys. 12). Północną elewację budynku ocieplono od wewnątrz warstwą wełny mineralnej o grubości 40 mm. W części ściany zastosowano folię PA a część pozostawiono bez paroizolacji. Od wewnątrz zastosowano płytę gipsowo kartonową jako okładzinę i wykończenie. Budowę badanej przegrody pokazano na rys. 12. Z uwagi na łagodną zimę 2000/2001 wilgotność powietrza wewnątrz domu z muru pruskiego ustawiono na ok. 60% dla okresu grzewczego. Na rys. 11 przedstawiono przebieg zawilgocenia drewna w badanym murze pruskim w okresie 1 roku. Wilgotność drewna w przegrodzie bez paroizolacji (mimo relatywnie wysokiej sorbcji wypełnienia z lekkiego betonu) wyraźnie się podnosi i wraz z 25 M.-% osiąga krytyczną wartość. W przegrodzie z folią PA wilgotność drewna pozostaje przez cały rok w przybliżeniu stała (około 15 M.-%). Wyniki te dobitnie pokazują, że zastosowanie folii PA jako paroizolacji jest bardzo korzystnym rozwiązaniem przy termomodernizacji budynków z muru pruskiego. Wnioski końcowe W przeciętnych warunkach klimatycznych i ekspolatacyjnych użycie paroizolacji z mniejszą wartością S d (2-5 m) jest wystarczającym zabezpieczeniem przed zawilgoceniem przegród poprzez wnikanie pary wodnej od wewnątrz. W przypadku permanentnego, jednokierunkowego obciążenia wilgocią, jak np. w basenach lub chłodniach, powinno się stosować paro o wartości S d ponad 100 m. We wszystkich innych przypadkach stosowanie bardzo szczelnej blokady dyfuzyjnej jest mało sensowne lub nawet szkodliwe ponieważ może znacznie utrudnić lub wręcz uniemożliwić wysychanie przegrody. Przeprowadzone badania eksperymentalne jak również analizy obliczeniowe pokazały, że zastosowanie paroizolacji wspierających wysychanie istotnie poprawia stan wilgotnościowy zewnętrznych przegród budowlanych. Ich stosowanie jest szczególnie przydatne przy budowie lub modernizacji ocieplonej połaci dachowej ze szczelnym pokryciem (np. blachą lub papą). Pomimo że obydwa rodzaje paroizolacji wykazują w dachach podobne działanie, to jednak wilgotnościowo-adaptacyjna folia poliamidowa ma tę przewagę, że staje się przepuszczalna już w momencie wyższej wilgotności powietrza. Mechanizm schnięcia przy aktywnej kapilarnie paroizolacji uruchamia się dopiero podczas silnego wykroplenia pary wodnej. Wysychanie to przy odwróconej dyfuzji wywołanej niskimi temperaturami na zewnątrz może być niewystarczające. Brak wykroplenia spowodowany wchłonięciem wilgoci przez wysoce sorpcyjny materiał ściany może wręcz uniemożliwić wysychanie. W przypadku wewnętrznego ocieplenia historycznych budynków, jak np. domów z muru pruskiego, włóknistym materiałem izolacyjnym, powinna być wyłącznie stosowana wilgotnościowo-adaptacyjna folia PA. Brak właściwej ochrony przed deszczem, jak też niewystarczająca szczelność nie mogą jednakże zostać zrekompensowane przez żadną z badanych paroizolacji. Oznacza to także, że opisane nowe produkty nie są alternatywą dla starannego wykonawstwa. Założenie, że każde zawilgocenie i tak wyschnie dzięki zastosowaniu specjalnej paroizolacji, może okazać się bardzo kosztownym błędem. Dr. inż. H. Künzel Dr. inż. J. Radoń Bibliografia 1[1] Klopfer, H.: Nichtbelüftetes geneigtes Dach mit Sparrenvolldämmung Wasserdampdiffusion durch Flankenübertragung. Deutsches Architektenblatt 29 (1997), H.8, 1191 1192. 1[2] Künzel, H.: Dachdeckung und Dachbelüftung. IRB-Verlag, Stuttgart (1996). 1[3] Künzel, H., Großkinsky T.: Feuchtesicherheit unbelüfteter Blechdächer; auf die Dampfbremse kommt es an! WKSB 43 (1998), H.42, 22 27. 1[4] DIN 4108, Teil 3. Wärmeschutz im Hochbau, klimabedingter Feuchteschutz (1981). Rys. 12. Widok budynku doświadczalnego (u góry) oraz budowa muru pruskiego z ociepleniem od wewnątrz (u dołu z lewej) oraz przebieg pomierzonej wilgotności drewna przy braku paroizolacji i przy zastosowaniu folii adaptacyjnej PA (u dołu z prawej). 1[5] Tenwolde, A. et al.: Air Pressure in Wood Frame Walls. Proceedings Thermal VII ASHRAE Publications, Atlanta 1999. 1[6] Sagelsdorf, R., Rode C.: Eine wasserdurchlässige Dampfbremse als Hygrodiode. Schweizer Ingenieur und Architekt (SI+A) 1997, Nr. 36. 1[7] Künzel, H., Kasper, F.: Von der Idee einer feuchteadaptiven Dampfbremse bis zur Markteinführung. Bauphysik 20 (1998), H.6, 257-260. 1[8] Künzel, H.: Kann bei vollgedämmten, nach außen diffusionsoffenen Steildachkonstruktionen auf eine Dampfbremse verzichtet werden? Bauphysik 18 (1996), H. 1, 7-10. 1[9] DIN 68800, Teil 2. Holzschutz, vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau (1996). [10] Künzel H., Radoń J., Holm A., Schmidt T.: Zirkelbach D.: WUFI-Pro Handbuch, Fraunhofer Institut für Bauphysik (2003). [11] WTA-Merkblatt 8-1-96-D. Bauphysikalische Anforderungen an Fachwerkfassaden (1997).