Dachy i stropy cz. I

Tagi:

dach,

strop,

stropodach,

Swisspor

Dach z pozostałymi przegrodami budynku (zewnętrznymi ścianami i stropami) chroni jego wnętrze przed oddziaływaniem środowiska: opadami atmosferycznymi, wiatrem, promieniowaniem UV, zmianami temperatury, hałasem. Może też pełnić dodatkowe funkcje, jako użytkowa powierzchnia dostępna dla ludzi, pojazdów lub np. miejsce na pozyskujące energię słoneczną kolektory lub ogniwa. Jakość cieplna rozwiązania technicznego dachu i jego połączeń z innymi przegrodami i elementami obudowy może mieć istotny wpływ na charakterystykę energetyczną budynku, a szczególnie lokali na najwyższej kondygnacji.

Rozwiązania techniczne dachu muszą spełniać obowiązujące wymagania podstawowe, umożliwiać zapewnienie komfortu cieplnego w pomieszczeniach i zachowywać swoje podstawowe właściwości w przewidywanym okresie i różnych cieplno-wilgotnościowych warunkach użytkowania.

Klasyfikacje dachów
Pod względem kształtu można wyróżnić m.in.: dachy z płaskimi połaciami, jedno, dwu, cztero lub wielospadowe, ewentualnie z uskokami, naczółkami, półszczytami, dachy mansardowe, pilaste, dachy w postaci kopuł, krzywizn.

Pod względem konstrukcyjnym dachy można podzielić na:

• stropodachy, o konstrukcji z elementów z betonu zbrojonego lub sprężonego, pozwalające, jeśli jest taka potrzeba, na przeniesienie znacznych obciążeń wynikających z dopuszczenia do ruchu po ich powierzchni pieszych lub pojazdów,

• o konstrukcji metalowej lub drewnianej, zwykle zaprojektowane do przenoszenia własnego ciężaru i obciążeń środowiskowych. Dachy współczesnych budynków, pod względem nachylenia połaci, można podzielić na: - strome, o znacznym, ułatwiającym odprowadzenie wody deszczowej i śniegu, nachyleniu połaci,

• płaskie (tarasowe), o małym pochyleniu, do kilku stopni, np. stropodachy, czyli pełniące funkcję dachu, stropy nad najwyższą kondygnacją.

Pod względem budowy można wyróżnić dachy:

• dzielone, z wentylowaną szczeliną lub przestrzenią pod pokryciem, które są stosowane z uwagi na cieplne i wilgotnościowe warunki eksploatacji (do pewnego stopnia współczesny odpowiednik poddasza nieużytkowego w dawnych budynkach),

• nie dzielone, w postaci kolejno stykających się ze sobą warstw materiałowych.

Dachy można podzielić z uwagi na zastosowany rodzaj pokrycia: dachówki, blachy, powłoki bitumiczne lub polimerowe lub dachy balastowe, z odwróconym układem warstw - izolacja cieplna nad izolacją wodochronną, z zewnętrzną warstwą dociskową w postaci żwiru, płytek betonowych oraz dachy zielone z zewnętrzną warstwą ziemną do uprawy niektórych gatunków roślin. Znaczną część przekryć stanowić mogą oszklenia.   

 

Wymagania jakości cieplnej
Zgodnie z polskim prawem jednym z tzw. wymagań podstawowych jakie musi spełniać obiekt budowlany jest zapewnienie w przewidywanym okresie użytkowania oszczędnego zużycia energii i odpowiedniej izolacyjności cieplnej (pozostałe wymagania podstawowe dotyczą bezpieczeństwa konstrukcji, pożarowego, użytkowania, odpowiednich warunków higienicznych, zdrowotnych, ochrony środowiska, ochrony przed hałasem i drganiami).  

Jakość cieplną obudowy, w tym dachu, charakteryzują:
- współczynnik przenikania ciepła,
- rozkład i ekstremalna wartość temperatury na jego wewnętrznej powierzchni.
Efektywne wartości właściwości cieplnych elementów obudowy w rzeczywistych warunkach zależą od ich szczelności na przenikanie powietrza i wilgotności. W przypadku zastosowania w dachu okien połaciowych, w odniesieniu do oszklenia zwykle wraz z współczynnikiem przenikania ciepła określa się również jego charakterystyki optyczne i współczynnik przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego. Jakość cieplną połączenia dachu z innymi przegrodami zewnętrznymi charakteryzuje się podając wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła oraz minimalną wartość temperatury w obszarze połączenia.
Zła jakość cieplna dachu, zastosowanych w nim okien i świetlików oraz połączenia dachu z innymi przegrodami może przyczyniać się do:
- nadmiernego zapotrzebowania na energię do jego ogrzewania i ewentualnie chłodzenia,
- ewentualnego niedogrzewania lub przegrzewania i w konsekwencji odczucia dyskomfortu cieplnego przez osoby przebywające w pomieszczeniu,
- występowania powierzchniowej kondensacji pary wodnej, zwiększonego ryzyka rozwoju zagrzybienia.  

Współczynnik przenikania ciepła dachu
Podstawowym parametrem jakości cieplnej jest współczynnik przenikania ciepła przegrody budowlanej, wyrażony w W/(m²K), który charakteryzuje jej izolacyjność cieplną w ustalonych (nie zmieniających się w czasie) warunkach, przy założeniu, że nie zachodzi przez nią intensywny przepływ powietrza i w warunkach bez oddziaływania promieniowania słonecznego.
W normach europejskich (PN-EN) oznaczany jest literą "U" (w dawnych normach używano oznaczenia literą "k"). Wyraża ilość ciepła, w W, przenikającą w warunkach ustalonych przez 1 m² powierzchni rzutu przegrody w kierunku głównego strumienia ciepła (ściany, dachu, stropodachu, okna, drzwi), przy jednostkowej różnicy temperatury (1 K), rys. 1. Rys. 1

Współczynnik przenikania ciepła U z indeksem dolnym "c" uwzględnia dodatki ΔU np.:
- z uwagi na punktowe mostki cieplne występujące w miejscu zastosowania mocowań za pomocą łączników mechanicznych (kołków, wkrętów, śrub),
- lub z uwagi na wpływ opadów w odniesieniu do stropodachu o odwróconym układzie warstw.

Wartość współczynnika przenikania ciepła oblicza się na podstawie projektowych (obliczeniowych) wartości współczynników przewodzenia ciepła λ materiałów (lub wartości oporu cieplnego R). Wartość projektowa jest wartością oczekiwaną w warunkach uważanych za typowe w odniesieniu do zastosowanego wyrobu, najczęściej przy przyjęciu średniej temperatury w odniesieniu do wyrobu (10°C) i jego wilgotności w stanie równowagi termodynamicznej z powietrzem o określonej wilgotności względnej (np. 80%).
Wartości projektowe (obliczeniowe) w odniesieniu do izolacji cieplnych i innych wyrobów budowlanych (np. elementów murowych, okien) przyjmuje się na podstawie wartości deklarowanych przez producentów, opartych na wynikach badań przeprowadzonych w upoważnionym do tego celu laboratoriach. Badania izolacji cieplnych przeprowadza się tak aby na ich podstawie można było stwierdzić, że 90% produkcji danego wyrobu jest nie gorsze niż wartość deklarowana na poziomie ufności 90%.
W niektórych normach PN-EN są zamieszczone orientacyjne (zwykle znacznie zawyżone) wartości właściwości cieplnych materiałów, z tego powodu najlepiej opierać się na, potwierdzonych raportami z badań, deklaracjach producentów konkretnych wyrobów budowlanych.
W przypadku przegród, w których występują warstwy niejednorodne cieplne, (np. warstwa, w której konstrukcja drewniana lub metalowa jest wypełniona izolacją cieplną), wartość współczynnika przenikania ciepła może być określona na podstawie współczynnika sprzężenia cieplnego (strumienia ciepła przenikającego przez przegrodę w ustalonych warunkach, odniesionego do jednostkowej różnicy temperatury środowiska wewnętrznego i zewnętrznego), którego wartość określa się na podstawie wyników komputerowych obliczeń pola temperatury.

 

  

R_si, R_se- opory przejmowania ciepła na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej przegrody, w odniesieniu do dachu można przyjmować ich łączną wartość równą 0,14 (m²K)/W;
d, λ - grubość i współczynnik przewodzenia ciepła jednorodnej cieplnie warstwy materiałowej;
L_3D, A -współczynnik sprzężenia cieplnego i powierzchnia przegrody, z warstwami niejednorodne cieplnymi.

Wartości współczynników przenikania ciepła elementów obudowy oraz wartości liniowych współczynników przenikania ciepła w odniesieniu do ich połączeń niezbędne są określenia strat ciepła przez przenikanie w obliczeniach mocy cieplnej potrzebnej do ogrzania pomieszczeń lub sezonowego zapotrzebowania budynku na ciepło do tego celu. Wartości współczynników przenikania ciepła elementów obudowy nie mogą być niższe od wartości dopuszczalnych określonych w przepisach budowlanych. Wg aktualnych wymagań najniższa wartość współczynnika przenikania ciepła w odniesieniu do dachów jest równa 0,30 W/(m²K).

Normy dotyczące określania izolacyjności cieplnej przegród budowlanych w tym dachów:

1. PN-EN ISO 13789:2001: Właściwości cieplne budynków - Współczynnik strat ciepła przez przenikanie - Metoda obliczania
2. PN-EN ISO 6946:2004: Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania
3. PN-EN ISO 10211-1:2005: Mostki cieplne w budynkach - Obliczanie strumieni cieplnych i temperatury powierzchni - Część 1: Metody ogólne + Ap1:2006
4. PN-EN ISO 10211-2:2002: Mostki cieplne w budynkach - Obliczanie strumieni cieplnych i temperatury powierzchni - Część 2: Liniowe mostki cieplne
5. PN-EN ISO 14683:2001: Mostki cieplne w budynkach - Liniowy współczynnik przenikania ciepła - Metody uproszczone i wartości orientacyjne
6. PN-EN ISO 10456:2004: Materiały i wyroby budowlane - Procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych
7. PN-EN 12524:2003: Materiały i wyroby budowlane - Właściwości cieplno-wilgotnościowe - Tabelaryczne wartości obliczeniowe
8. PN-EN ISO 10077-1:2006 (U): Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła - Część 1: Postanowienia ogólne

Rozkład temperatury na wewnętrznej powierzchni
Od wartości temperatury wewnętrznej powierzchni przegród istotnie zależy ryzyko występowania powierzchniowej kondensacji pary wodnej i rozwoju zagrzybienia oraz odczucia komfortu cieplnego w pomieszczeniach. Zależy ona od izolacyjności cieplnej przegrody, warunków przejmowania ciepła na jej powierzchni oraz temperatury środowiska wewnętrznego i zewnętrznego.
W celu scharakteryzowania jakości cieplnej z uwagi na temperaturę powierzchni w sposób niezależny od wartości temperatury środowisk, stosuje się współczynnik temperaturowy fRsi. Jego wartość jest równa różnicy temperatury powierzchni i temperatury środowiska zewnętrznego, podzielonej przez różnicę temperatury środowiska wewnętrznego i zewnętrznego, określoną przy przyjęciu wartości oporu przejmowania ciepła f_Rsi na wewnętrznej powierzchni obudowy.

 (2)

W odniesieniu dowolnego zestawu wartości temperatury środowiska wewnętrznego i zewnętrznego wartość temperatury powierzchni może być obliczona wg poniższego wzoru (przykłady graficzne zamieszczono na (rys. 2):

 (3)

Normowe kryterium ochrony przed powierzchniową kondensacją pary wodnej jest podane w postaci:

 (4)

Wewnętrzna powierzchnia obudowy jest zabezpieczona przed kondensacją pary wodnej jeżeli jej temperatura jest wyższa od punktu rosy powietrza. Punkt rosy jest wartością temperatury, w której powietrze zawierające określoną ilość pary wodnej osiąga stan nasycenia. W powyższym kryterium maksymalną dopuszczalną wilgotność względną w odniesieniu do temperatury powietrza równej temperaturze powierzchni jest stan nasycenia, czyli:

f_Rsi,dop = 1,0 (100%),

f_Rsi,dop = 0,8 (80%) - w odniesieniu do powierzchni obudowy wykonanej z materiałów o budowie kapilarno-porowatej np. wyrobów ceramicznych, wapienno-piaskowych, betonów kruszywowych i komórkowych, gipsów i zapraw, ze względu na zjawisko tzw. kondensacji kapilarnej.

Wartość dopuszczalną współczynnika temperaturowego określa się z uwzględnieniem intensywności wentylacji i emisji wilgoci w pomieszczeniu.
Wartości dopuszczalne w odniesieniu przegród o małej bezwładności cieplnej (np. lekkie konstrukcje szkieletowe), w zależności od wilgotności pomieszczenia i wartości temperatury środowiska zewnętrznego, podano na rys. 3.

Rys. 3

Rzeczywiste warunki przepływu ciepła w dachach
W rzeczywistości warunki przepływu ciepła przez dach ulegają nieustannym zmianom. Wahania temperatury i wilgotności powietrza w środowisku zewnętrznym i wewnętrznym, prędkości i kierunku wiatru i promieniowania słonecznego powodują nie tylko zmiany warunków wymiany ciepła na powierzchniach dachu, ale również mogą wpływać na izolacyjność cieplną samej przegrody.
Ponieważ badania procesów nieustalonych są skomplikowane i długotrwałe, do oceny zachowania się przegród często wykorzystuje się symulację komputerową przepływu ciepła lub, jeśli jest taka potrzeba, sprzężonego przepływu ciepła i wilgoci.
Istotny wpływ na rzeczywistą izolacyjność cieplną obudowy ma jej szczelność na przenikanie powietrza. W materiałach o zwartej budowie i spienionych tworzywach sztucznych filtracja powietrza nie występuje. Może ona powstawać w niezabezpieczonych przed "przewiewaniem" materiałach włóknistych, ułożonych luzem zasypkach materiałów izolujących cieplnie oraz przez szczeliny w obudowie miedzy materiałami lub elementami obudowy.
Zjawisko miejscowego pogorszenia izolacyjności cieplnej dachu na skutek intensywnego przepływu powietrza przez izolację cieplną (w trakcie działania silnego wiatru) może występować przy okapie, w dachu z wentylowaną szczeliną pod pokryciem połaci dachu stromego, co schematycznie przedstawiono na rys. 4. Skutki mogą być obserwowane w postaci zwiększonego zapotrzebowania na ciepło do ogrzania pomieszczenia lub jego niedogrzania oraz ewentualnego występowania powierzchniowej kondensacji pary wodnej.

Rys. 4

Ze względu na zastosowanie materiałów różniących się przewodnością cieplną i przestrzenny charakter połączeń przegród budynku pole temperatury w dachu w wielu miejscach jest dwu lub trójwymiarowe.
Rozkład temperatury w takim przypadku można wyznaczyć na podstawie wyników symulacji komputerowej, wg PN-EN ISO 10211-1. Na rys. 5 pokazano przykład obliczonego programem SOLIDO PHYSIBEL rozkładu izoterm w warunkach ustalonego przepływu ciepła w narożu dachu stromego i ściany szczytowej.

Rys. 5

Z powodu nieustannych zmian warunków cieplnych w środowisku zewnętrznym i w mniejszym stopniu w środowisku wewnętrznym pole temperatury w dachu zmienia się w czasie.
Na rys. 6 przedstawiono wartości temperatury wewnętrznej powierzchni obudowy w wybranych miejscach przykładowego naroża ścian i stropodachu (w obszarach jedno, dwu i trójwymiarowego pola temperatury), wykonane programem VOLTRA PHYSIBEL, przy przyjęciu periodycznych zmian wartości temperatury środowiska wewnętrznego i zewnętrznego.

Rys. 6

Aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia wgłębnej kondensacji pary wodnej, stosuje się paroizolacje np. w postaci folii z polimerów konstrukcyjnych lub z folii aluminiowej. Wyboru właściwej paroizolacji do cieplno-wilgotnościowych warunków eksploatacji można dokonać np. na podstawie obliczeń wg PN-EN ISO 13788:2003 (Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku - Temperatura powierzchni wewnętrznej dla uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji między-warstwowej - Metody obliczania).

Dachy i stropy cz. I

Cieplno-wilgotnościowe warunki eksploatacji dachów
Po wyschnięciu z zawilgocenia powstałego w czasie "mokrych" prac budowlanych, w trakcie normalnej eksploatacji budynku i przy zabezpieczeniu dachu przed zawilgoceniem w wyniku opadów atmosferycznych, można zakładać niską zawartość wilgoci w zastosowanych w nim materiałach. Materiały o zwartej budowie wewnętrznej, bez porów, kapilar, rys i pustek są nienasiąkliwe i stanowią barierę dla pary wodnej (np. blachy i folie metalowe, szkło, materiały bitumiczne, niektóre polimery konstrukcyjne). Materiały o budowie kapilaro-porowatej (np. betony gipsy, zaprawy, ceramika, silikaty), o budowie włóknistej (np. wełna mineralna i skalna) oraz o budowie komórkowej (np. styropian) są wrażliwe na działanie wilgoci, która powoduje spadek ich wytrzymałości i pogarsza ich właściwości cieplne. W kontakcie z wilgotnym powietrzem w zależności od swojej wilgotności pochłaniają parę wodną. Jej przepływ przez warstwy paroprzepuszczalne może wiązać się z występowaniem zjawiska okresowej wgłębnej kondensacji pary wodnej, która jest akceptowalna tylko wtedy gdy powstałe w jej wyniku zawilgocenie nie prowadzi do degradacji materiału i w całości wyparowuje w okresach, w których kondensacja nie występuje (czyli nie narasta w kolejnych latach eksploatacji). Aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia wgłębnej kondensacji pary wodnej, stosuje się paroizolacje np. w postaci folii z polimerów konstrukcyjnych lub z folii aluminiowej. Wyboru właściwej paroizolacji do cieplno-wilgotnościowych warunków eksploatacji można dokonać np. na podstawie obliczeń wg PN-EN ISO 13788:2001 (Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku - Temperatura powierzchni wewnętrznej dla uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji między-warstwowej - Metody obliczania). Do obliczeń sprawdzających występowanie kondensacji wgłębnej w dachu konieczne jest przyjęcie założeń co do warunków temperaturowych wewnątrz pomieszczeń i zewnętrznych wg danych meteorologicznych lokalizacji rozpatrywanego budynku. Poczynając od dowolnego miesiąca w roku (miesiąca próbnego) oblicza w odniesieniu do kolejnych miesięcy rozkłady temperatury i ciśnienia cząstkowego pary wodnej nasyconej oraz rozkład ciśnienia pary w dachu, sprawdzając możliwość kondensacji. Poczynając od pierwszego miesiąca, w którym występuje kondensacja, oblicza się wielkość kondensacji lub odparowania w każdym z dwunastu miesięcy w roku. Masa wody, powstałej w wyniku kondensacji, zakumulowana pod koniec tego miesiąca, w którym kondensacja pojawiła się, jest porównywana z całkowitym odparowaniem w ciągu pozostałej części roku.
Jeżeli kondensacja nie występuje w miesiącu próbnym, należy powtórzyć obliczenia w odniesieniu do kolejnych następujących miesięcy aż do stanu, gdy albo:
1) nie stwierdzi się kondensacji w żadnym z dwunastu miesięcy, wtedy można uznać przegrodę jako wolną od kondensacji, albo
2) stwierdzi się miesiąc z kondensacją, to jest miesiąc początkowy.

Jeżeli występuje kondensacja w miesiącu początkowym, należy powtórzyć obliczenia w odniesieniu do wcześniejszych miesięcy, aż do stanu gdy albo:
1) występuje kondensacja we wszystkich dwunastu miesiącach; wówczas, poczynając od któregokolwiek miesiąca, należy obliczyć roczną akumulację kondensatu, albo
2) stwierdza się, że w danym miesiącu nie występuje kondensacja; wówczas należy przyjąć następny miesiąc jako początkowy. W klimacie Polski wybór miesiąca próbnego na dwa lub trzy miesiące przed najchłodniejszym okresem roku zwykle pozwala na szybkie znalezienie miesiąca początkowego. Po określeniu miesiąca początkowego, należy prowadzić obliczenia dla każdego miesiąca w roku, poczynając od miesiąca początkowego.
Należy podać wyniki obliczeń zgodnie z poniższymi 1), 2) lub 3):
1) Nie przewiduje się kondensacji na żadnej powierzchni stykowej w żadnym miesiącu. W tym przypadku można uznać przegrodę jako wolną od wewnętrznej kondensacji.
2) Kondensacja występuje na jednej lub większej liczbie powierzchni stykowych, ale z każdej z nich przewiduje się wyparowanie kondensatu podczas miesięcy letnich. W tym przypadku należy podać maksymalną ilość kondensatu występującą na każdej z powierzchni stykowych oraz miesiąc, w którym maksimum wystąpi. Należy również rozważyć ryzyko degradacji materiałów budowlanych oraz pogorszenia właściwości cieplnych w wyniku obliczonej maksymalnej ilości wilgoci, zgodnie z wymaganiami zawartymi w przepisach i wskazówkach w normach wyrobów.
3) Kondensacja na jednej lub większej liczbie powierzchni stykowych nie wyparowuje całkowicie podczas miesięcy letnich. W tym przypadku należy podać, że ocena konstrukcji wypadła niepomyślnie, a także ustalić maksymalną ilość wilgoci, która pojawi się na każdej z powierzchni stykowych oraz ilość wilgoci pozostałej po 12 miesiącach na każdej powierzchni stykowej. Opisana metoda obliczeń cieplno-wilgotnościowych wg PN-EN ISO 13788:2001 pozwala na sprawdzenie występowania kondensacji wgłębnej przegrody budynku, nie daje jednak możliwości dynamicznego modelowania przepływu ciepła i wilgoci (pary wodnej i wody) w przegrodzie, z uwzględnieniem np. działania słońca, deszczu, wiatru. Takie modelowanie, bliższe rzeczywistemu zachowaniu przegród, może być prowadzone przy wykorzystaniu symulacji komputerowej np. programem WUFI (Wärme und Feuchte Instationär). Na rysunkach przedstawiono wyniki obliczeń wg PN-EN ISO 13788 (rys. 8) i programem WUFI (rys. 9) w odniesieniu do przegrody o budowie pokazanej na rys. 7, która ulega, w przyjętych warunkach obliczeniowych, zawilgoceniu w wyniku kondesacji wgłębnej, po czym następuje częściowe odparowanie wilgoci w okresie bez kondensacji. Aby zabezpieczyć warstwę izolacji przed narastającym zawilgoceniem należałoby w rozpatrywanej przegrodzie odpowiednio dobrać parametry folii.

Rys. 7. Budowa przykładowej przegrody, warstwy od lewej: pokrycie ceramiczne, szczelina, folia polimerowa, wełna mineralna, folia polimerowa, szczelina, płyta gipsowo-kartonowa

Rys. 8. Zmiany zawartość wilgoci w kg/m3 warstwie wełny szklanej w powyższej przykładowej przegrodzie (obliczenia programem WUFI Ver. 4.1 POL)

Rys. 9. Przewidywana ilość kondensat odniesiona do powierzchni między warstwą wełny w powyższym przykładzie a zewnętrzną folią (obliczenia wg normy 13788)

Cieplne i wilgotnościowe warunki w pomieszczeniach
Do wyżej opisanych obliczeń cieplno-wilgotościowych konieczne jest określenie warunków eksploatacji pomieszczeń, które wg PN-EN ISO 13788:2001 są charakteryzowane przez podanie średnich miesięcznych wartości temperatury i wilgotności powietrza wewnętrznego. W projektowaniu temperaturę powietrza w pomieszczeniach ogrzewanych qi, zależnie od przeznaczenia budynku, przyjmuje się wg przepisów krajowych. Wilgotność względną ji przyjmuje się: - jako wartość stałą, jeżeli jej niezmienny poziom jest zapewniony dzięki działaniu klimatyzacji, - lub oblicza się wg wzoru:

 (5)

w którym wartości ciśnienia cząstkowego pary wodnej w stanie nasycenia pi,sat(qi) można obliczyć wg wzorów (2) i (3) (PN-EN ISO 13788:2003):

 (6), (7)

Wartość ciśnienia cząstkowego pary wodnej w powietrzu wewnętrznym pi oblicza się wg wzoru:   (8)
w którym:

pe - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu zewnętrznym, w Pa,
Δp - nadwyżka ciśnienia cząstkowego pary wodnej w pomieszczeniu, w Pa.
Wilgotność powietrza w pomieszczeniu można również określić posługując się wyrażoną w kg/m3, wilgotnością powietrza na jednostkę objętości ni, określoną wg wzoru

  (9)

w którym:

ve - wilgotnością powietrza na jednostkę objętości, w powietrzu zewnętrznym,
Δn - nadwyżka wilgotności na jednostkę objętości.

Wartości nadwyżki Δp lub Δn uzależnione są od:
- emisji wilgoci w pomieszczeniu,
- intensywności jego wentylacji. Ich wartości określa się w następujący sposób:
- na podstawie danych normowych w odniesieniu do założonej klasy wilgotności pomieszczenia:

Rys. 10. Normowe wartości nadwyżki ciśnienia cząstkowego, w odniesieniu do klas wilgotności pomieszczeń zależnych od ich przeznaczenia, w budynkach w krajach Europy Zachodniej, wg tablicy:

- wg wzoru:  (10)

w którym:
G - strumień emisji wilgoci w pomieszczeniu, kg/h,
n - krotność wymiany powietrza, h^-1, 
V - objętość pomieszczenia, m³.

Strumień emisji wilgoci w pomieszczeniach mieszkalnych jest równy około 12 kg/dobę. Z doświadczeń z badań i ekspertyz wentylacji w mieszkaniach wynika, że decydujący wpływ na jej intensywność mają lokatorzy.

Mogą oni ograniczać wentylację np.:
- zabudowując meblami lub celowo zasłaniając wywiewne kratki wentylacyjne,
- całkowicie zamykając nawiewniki powietrza, jeśli takie zostały zastosowane,
- unikając regularnego, okresowego "przewietrzania" pomieszczeń i używania tzw. mikrouchyłu skrzydeł okiennych. W czasie bardzo silnych mrozów ograniczanie wymiany powietrza wentylacyjnego jest reakcją na fakt, że napływ do pomieszczenia powietrza zewnętrznego staje się dla lokatorów nieprzyjemnie odczuwalny. Orientacyjnie można przyjąć, że krotność wymiany powietrza we współczesnych mieszkaniach, w najzimniejszym okresie sezonu grzewczego, nie jest większa niż jedna wymiana na godzinę (1 h^-1) a przy znaczącym ograniczeniu intensywności wentylacji przez lokatorów spada poniżej połowy wymiany na godzinę (0,5 h^-1).
Ponieważ wilgotność w pomieszczeniach w okresie ogrzewania budynku jest na ogół większa od wilgotności środowiska zewnętrznego, co wywołuje przepływ pary wodnej od pomieszczenia przez przegrody, w tym dach, konieczne jest sprawdzenie, czy nie spowoduje on narastającego zawilgocenia zastosowanych materiałów w wyniku wgłębnej kondensacji pary wodnej. Na podstawie wyników badań autora i danych Zakładu Fizyki Cieplnej ITB zestawiono na niżej zamieszczonym rysunku wyniki pomiarów wilgotności powietrza wewnętrznego w czterech wybranych mieszkaniach. Podano wartości średnie i maksymalne zarejestrowane w okresach kilkunasto-dniowych, w podobnych warunkach zewnętrznych (średnia wartość temperatury powietrza zewnętrznego około 3^oC) i wewnętrznych (średnia wartość około 21^oC).

Rys. 11. Zmierzona wilgotność powietrza wewnętrznego w różnych mieszkaniach

Przykłady współcześnie stosowanych układów warstw materiałów w dachach:
1. Płyty warstwowe z rdzeniem z izolacji cieplnej (b) w okładzinach z blachy (a) lub ułożona na poszyciu z blachy np. trapezowej i paroizolacji (a), izolacja cieplna (b) pokryta izolacją wodochronną z warstwami ochronnymi (a). Przegroda wolna od kondensacji wgłębnej pary wodnej, zwykle stosowana w budynkach przemysłowych i handlowo - usługowych.

2. Dach stromy: pokrycie (a) oddzielona od pokrycia szczeliną wodochronna warstwa paroprzepuszczalna (d), izolacja cieplna ułożona: między krokwiami, lub z dodatkową warstwą od strony wewnętrznej, lub nad krokwiami (b), warstwa paroizolacyjna (c). Możliwa kondensacja pary wodnej i odparowanie kondensatu. Przed zawilgoceniem izolacji cieplnej w wyniku ewentualnej kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni pokrycia lub jego nieszczelności chroni wodochronna membrana (d). Strumień dyfuzji pary wodnej zmniejszony za pomocą paroizolacji. Przegroda stosowana w budynkach mieszkalnych.

3. Stropodach wentylowany: pokrycie (a) oddzielona od pokrycia przestrzenią wentylowaną izolacja cieplna (b), ewentualna warstwa paroizolacyjna (c), strop (f). Możliwa kondensacja pary wodnej i odparowanie kondensatu w przestrzeni wentylowanej stropodachu. Przegroda stosowana w budynkach mieszkalnych.

4. Stropodach z odwróconym układem warstw: warstwa ochronna i dociskowa (a) izolacja cieplna z materiału mało wrażliwego na wilgoć (b), izolacja wodochronna (c) strop (d). Izolacja cieplna chroni izolację wodochronną przed zmianami temperatury zimą i latem. W czasie opadów deszczu i topnienia śniegu przepływająca pod warstwą izolacji cieplnej woda zwiększa straty ciepła przez dach Przegroda stosowana w niektórych budynkach mieszkalnych, biurowych, usługowych.

Tekst: Centrum Szkoleniowe Swisspor
Data publikacji: 22/05/2007 /Aktualizacja