Kas yra garų barjeras? Rasos taškas

Kas yra garai? Ką reiškia santykinė oro drėgmė? Kas yra rasos taškas?

Pradžioje šiek tiek teorijos. Vandens garai tai nematomos dujos ore, kurių koncentraciją galima įvardinti gramais kubiniame metre. Garai yra nematomį, todėl sunku suprasti kaip jie pasireiškia. Mums aktualiausia problema yra dujų kondensacija arba, kitaip sakant, dujų virtimas į skystį. Kokiomis sąlygomis tai vyksta? Nagrinėjant garus reikia galvoti ir apie temperatūrą.  Paprastas pavyzdys apie garų kondensaciją yra rūkas. Rūkas susidaro kai šiltesnis drėgnas oras atšąla ir vandens garai kondensuojasi į matomus baltus mikroskopinius vandens lašelius. Arba vasarą vakare atšalus orui iškrenta rasa. Kodėl tai vyksta? Šiltesnis oras gali išlaikyti savyje daugiau vandens garų nei šaltesnis. Krentant temperatūrai prieinama tokia riba kai oras nebegali “išlaikyti” vandens garų ir šie pradeda kondensuotis (virsti rasa). Ši riba vadinama rasos tašku.

Rasos taškas tai riba, kai šąlantis oras pasiekia 100% santykinį drėgnumą ir pradeda kondensuotis. Pirmame grafike matome rasos taškų liniją, kuri priklauso nuo vandens garų koncentracijos ir temperatūros. Panagrinėjus orą, kuriame yra 5 g/m³ drėgmės, galima surasti, kad rasos taškas susidarys temperatūrai nukritus iki 0°C.  Oras su 10 g/m³ drėgmės pradės kondensuotis jau prie +11°C.

Iš grafiko galima suprasti, kad šaltas oras negali išlaikyti savyje daug drėgmės, nes ji kondensuojasi.  -20°C oras gali išlaikyti savyje vos iki 1 g/m³ drėgmės, o šiltas +25°C oras gali išlaikyti savyje net iki 23 g/m³ drėgmės. Taip vadinamas “šaltas ir drėgnas“ žiemos oras iš tikro yra kelis kartus sausesnis už kambario orą ir vėdindamiesi žiemą mes džioviname kambarius.

Šiame grafike galime pavaizduoti ne tik rasos taškų kreivę (100% santykinis oro drėgnumas), bet ir kitas santykinio drėgumo vertes. Kas yra santykinis drėgnumas? Pvz. 50%  santykinis drėgnumas reiškia, kad oras dar gali “sugerti” papildomai tiek pat drėgmės kiek jau “talpina” savyje kol pasieks 100% santykinę drėgmę. Santykinė oro drėgmė tai vandens garų kiekis ore išreikštas procentais tam tikroje temperatūroje, lyginant su maksimaliu vandens garų kiekiu ore toje temperatūroje.

1. vandens garų kiekis kubiniame metre (koncentracija), g/m³

2. temperatūra, °C

3. santykinė drėgmė, %

Paprastas pasakojimas apie rasos tašką anglų kalba

http://www.youtube.com/watch?v=CL5cgXwKUXc

Santykinė drėgmė gali didėti vien dėl temperatūros kritimo arba dėl drėgmės kiekio didėjimo. Santykinė drėgmė gali mažėti dėl temperatūros kilimo arba drėgmės kiekio mažėjimo. Didėjant santykinei drėgmei pasiekiamas 100% santykinis drėgnumas ir vyksta intensyvi kondensacija. Visas drėgmės perteklius kondensuojasi į skystį.  Rekomenduojamas drėgmės kiekis +21°C namo ore yra  9 g/m³, tokiomis sąlygomis santykinis oro drėgnumas bus 50%. Pateiktame  grafike 9 g/m³ drėgmė pavaizduota Y ašyje susikerta su +21°C temperatūra X ašyje ties 50%  santykinės drėgmės kreive. Taip galima surasti santykinės drėgmės reikšmę žinant vandens garų kiekį kubiniame metre ir temperatūrą. Jeigu namas su šiuo oru atšaltų iki +10°C santykinė drėgmė išaugtų iki 100%, būtų pasiektas rasos taškas ir prasidėtų intensyvi kondensacija. Kondensacija prasideda jau nuo 95% dar net nepasiekus 100% santykinės drėgmės. Ant šaltesnių paviršių iškristų rasa.

Šaltuoju metų laiku tai vyksta automobilyje ant stiklų, kurie yra greičiausiai atšąlantys paviršiai.

Sušilęs automobilio oras išgarina automobilio salone susikaupusią drėgmę bei žmogaus kvėpavimo išskiriamą drėgmę ir bendras drėgmės kiekis ore pasiekia 5-10 g/m³. Vėliau užgesiname variklį, atvėsiname saloną iki -5°C ir pasižiūrime į antrąjį grafiką, kuriame matosi, kad -5°C oras savyje gali išlaikyti iki 3,5 g/m³ drėgmės. Visa perteklinė drėgmė kondensuojasi ant šaltų automobilio stiklų.

Kitas įdomus pavyzdys susijęs su santykine drėgme yra automobilio stiklų džiovinimas prie +10°C temperatūros ir didelės santykinės drėgmės oro lauke įjungiant šaldantį oro kondicionierių. Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad pučiamą orą reikėtų šildyti, o ne šaldyti. Taip ir yra, bet šildymas ne visada duoda gerų rezultatų. Norint paspartinti vandens garavimą nuo stiklo  reikia didinti pučiamo oro temperatūrą ir mažinti jo santykinę drėgmę. Šiuo atveju kai variklis dar neįšilęs ir negali ženkliai pakelti pučiamo oro temperatūros efektyvesnis būdas yra atšaldyti orą kondicionieriuje ir po to jį vėl sušildyti prieš pučiant į stiklą. Kondicionieriuje atšalęs oras “išmeta” (kondensuoja) drėgmę iš savęs ir vėliau pašildytas tampa labai sausu (mažos santykinės drėgmės). Toks oras puikiai nugarina vandenį nuo stiklų, kai aplinkos ir automobilio vidaus oras labai drėgnas. Šiuo principu veikia ir buitiniai drėgmės surinkėjai.

Kaip juda vandens garai?

Vandens garai kaip ir kitos dujos plečiasi ir juda koncentracijos mažėjimo kryptimi, tol kol koncentracija susilygina visose erdvės vietose. Jeigu kažkurioje patalpos vietoje vyksta vandens garų kondensacija (pvz. ant šalto stiklo), tai vandens garai toje vietoje išnyksta (virsta skysčiu), mažėja jų koncentracija ir tokiu būdu ten vėl atkeliauja kitos garų molekulės. Vyksta nuolatinis garų judėjimas link kondensacijos vietos. Jeigu vienoje patalpoje yra 8 g/m³ vandens garų ir kitoje yra 8 g/m³ vandens garų, tai garai (drėgmė) beveik nejudės iš vienos patalpos į kitą. Normaliomis sąlygomis prie +21°C temperatūros ir 50% santykinės oro drėgmės ore yra 9 g/m³ vandens garų, o kitoje vietoje (lauke) 0°C ir 90% santykinė drėgmė ore yra 5 g/m³ vandens garų. Garų slėgis (parcialinis slėgis) yra proporcingas koncentracijai.  Erdvėje su 9 g/m³ garų kiekiu susidaro didesnis garų slėgis nei erdvėje su 5 g/m³ garų kiekiu (koncentracija). Tokiu atveju garai iš didesnės parcialinio slėgio zonos veržiasi į mažesnio parcialinio slėgio sritį arba kitaip sakant iš patalpos į lauką. Lietuvoje praktiškai nebūna tokių sąlygų, kad parcialinis garų slėgis būtų didesnis lauke ir jie veržtųsi į vidų. Tai įmanoma tik šaldant patalpas vasaros karščių metu, bet net ir tokiu atveju sienų temperatūra nenukrinta iki tokio lygio, kad susidarytų kondensatas, dėl kurio reikėtų nerimauti. Visos problemos atsiranda šaltuoju metų laiku. Kuo šalčiau lauke, tuo labiau vandens garai veržiasi iš šildomos patalpos į lauką.

Garų barjeras

Vandens garai veržiasi per namo konstrukcijas ir apšiltinimo sluoksnį iš šiltų patalpų į šaltą lauką. Šis garų judėjimas sukelia nepageidaujamas pasekmes. Iš šiltos patalpos patekę į šaltą konstrukciją ar šiltinimo sluoksnį garai pasiekia rasos tašką ir kondensuojasi. Susidaro kondensatas, kuris kenkia konstrukcijoms ir naikina šiltinimo sluoksnio šilumines savybes. Kietos šiltinimo medžiagos tokios kaip PIR ar putų polistirenas gana prastai praleidžia vandens garus ir kondensacija tokiose medžiagose yra nežymi. Daug blogesnė situacija yra naudojant įvairaus tipo vatas, nes jos neblogai praleidžia vandens garus ir sugeria drėgmę, taip ženkliai pablogindamos savo šilumos izoliacines savybes jeigu jose vyksta kondensacija. Šilumos izoliacija gali sumažėti kritiškai. Įsivaizduokite žmogų su šlapiais drabužiais žiemą. Norėjau pabrėžti, kad kai yra konstatuojami permirkusios vatos atvejai tai ~90% būna tiesiogiai susiję su sandarumo defektais (šiltas oras keliauja per plyšius ir šaltus apšiltinimo sluoksnius į lauką, atšąla ir jame esanti drėgmė kondensuojasi į vandenį) ir tik ~10% būna tiesiogiai susiję su garo barjero nebuvimu ar buvimu ne toje vietoje. Pasitaiko, kad polietileno plėvelė uždengiama vietoje difuzinės plėvelės, tokiu atveju problema garantuota.

Garo barjero paskirtis yra  mažinti vandens garų slėgį apšiltinimo sluoksnyje, neįleisti besiskverbiančių vandens garų į šaltesniosius apšiltinimo sluoksnius ir taip sudaryti nepalankias sąlygas rasos taško susidarymui. Kuo mažesnis parcialinis vandens garų slėgis šiltinimo sluoksnyje tuo mažesnė tikimybė susidaryti rasos taškui ir atsirasti kondensatui. Išoriniai priešvėjiniai, hidroizoliaciniai ar apdailos sluoksniai turi būti kuo laidesni vandens garams, kad netrukdytų pasišalinti per apšiltinimo sluoksnį į lauką keliaujantiems garams ir nesusidarytų didesnis vandens garų slėgis nei išorėje. Pageidautina, kad vidinis sluosnis būtų 5 kartus mažiau laidus vandens garams nei išorinis. Tai užtikrintų nepalankias sąlygas rasos taško susidarymui šiltinimo sluoksnyje.

Kitas retas, bet labai akivaizdus pavyzdys yra nelaidžios vandens garams lango stiklinės dalies apšiltinimas iš vidaus. Ant lango stiklo iš vidaus garantuotai susidarys kondensatas, kaip ir automobilio atveju. Daugiabučių šiltinimas iš vidaus taip pat sąlygoja kondensaciją išorinėje sienoje ir pelėsio augimą ant jos. Vėdinami fasadai neturi šios problemos, nes išoriniame sluoksnyje nėra garams nelaidaus sluoksnio. Gera praktika yra naudoti nelaidžiausias garui medžiagas patalpų pusėje ir didėjančio garų laidumo medžiagas link išorės. Dažna problema yra garų kondensavimasis prie prastai laidžios garui išorinės sienos ar stogo dalies. Taip nutinka kai ši dalis prastai laidi vandens garams (stiklas, bituminė danga, betonas, skarda, …). Dėl šios priežasties tinkuojant vata šiltintą fasadą pasirenkamas kuo laidesnis vandens garams silikatinis ar silikoninis tinkas. Ypač rizikinga situacija yra stoguose be ventiliacinio tarpo su bitumine stogo danga ar kitokia nelaidžia garui medžiaga. Nelaidus garui sluoksnis išorėje be vėdinamo oro tarpo užtveria kelią garams pasišalinti iš konstrukcijos ir šaltuoju metų laiku šioje vietoje prasideda kondensacija. Kondensatas gali nespėti išgaruoti šiltuoju metų laiku ir tokiose vietoje galimas ilgalaikis drėgmės akumuliavimas. Šiltinimui naudojant prastai įgeriančias drėgmę medžiagas (polistireninį putplastį, uždarų porų poliuretano putas) ši problema itin mažai tikėtina ir kažkada gali atsirasti bėdų nebent netyčia įrengus labai nelaidų garams apdailos sluoksnį išorėje. Rizikingi pavyzdžiai yra Švedijoje mėgstami karkasiniai namai iš OSB plokštės vidinėje pusėje ir OSB plokštės kaip priešvėjinio sluoksnio išorinėje pusėje apšiltinti vata. Jie netenkina geros praktikos 5/1 garų laidumo taisyklės nagrinėjant panaudotas medžiagas, bet tyrimai rodo, kad problemų nėra. Tai lemia keli veiksniai. Vidiniame sluoksnyje dažnai aptinkamos garus sulaikančios plėvelės, prastai garus praleidžiantys gruntai ir dažai. Vidinis sluoksnis daromas labai sandarus (naujai statomuose pastatuose), o išorinis mažiau sandarus, kas labai padeda garams pasišalinti per išorinę OSB plokštę. Kitas rizikingas pavyzdys  yra plokščiųjų stogų sistemos aklinai padengtos garui silpnai laidžia mastika ar rulonine danga. Poliuretaninės stogo dangos yra prastai laidžios vandens garams lyginant su kitomis statybinėmis medžiagomis, bet šimtus kartų laidesnės už bitumines dangas, todėl jos problemų dažniausiai nesukelia. Dar viena gimininga plokščiojo stogo danga yra poliurėja, kuri dažniausiai yra labai nelaidi vandens garams ir tik labai neseniai buvo pradėtos gaminti modifikuotos versijos laidesnės vandens garams. Praktiškai visos naudojamos ruloninės stogų dangos yra itin nelaidžios garams ir reikia įrenginėti bent minimalią ventiliaciją garų slėgiui išleisti per viršutinį 5 cm kietos vatos sluoksnį ir mažus ventiliacinus kaminėlius. Problemos dėl vandens garų kondensacijos ant išorinio nelaidaus garams sluoksnio pasireiškia tik po daugiau nei 6-10 metų eksplotacijos, bet yra labai brangiai pašalinamos. Šias problemas sprendžia patikimo garo barjero įrengimas vidinėje atitvaros pusėje. Tai gali būti įvairios plėvelės, statybinės medžio ploštės, betonas, uždarų porų poliuretano putos, aliuminio folija ir vandens garus sulaikantys gruntai priklausomai nuo to kas bus naudojama išorėje.

Papildomas garų barjeras mažiausiai reikalingas vata apšiltintuose ventiliuojamuose fasaduose, kur niekas nestabdo vandens garų judėjimo į išorę ir yra įrengtas patikimas sandarumo sluoksnis, kuris bet kokiu atveju jau bus daug kartų mažiau laidus garams nei vata. Daugiau reikalingas panaudojant OSB plokštes išorėje be ventiliacinio tarpo ir kritiškai reikalingas kai išorinis sluoksnis yra sudarytas iš sandaraus garui nelaidžios medžiagos apvalkalo.

Akyto betono blokelių apšiltinimas putų polistirenu

Plačiai diskutuojamas akyto betono blokelių apšiltinimo putų polistirenu atvejis yra dviprasmiškas. Viskas priklauso nuo to ar blokelyje susidarys rasos taškas. Grubiai vertinant potencialus rasos taškas atsiranda gilesniuose nei 1/3 sienos sluoksniuose. Šiltesniajame trečdalyje sienos apšiltinimo rasos taškas praktiškai niekada nesusidaro ir būtų visiškai saugu naudoti sausus akyto betono blokelius apšiltinant juos dar 2 kartus efektyvesniu šiltinimo sluoksniu, t.y. blokelis turi būti bent dvigubai mažesnės šiluminės varžos nei užklijuotas putplasčio sluoksnis. Panaudojus 24 cm storio akyto betono blokelius (R=2) juos reikėtų apšiltinti bent 14 cm (R=4) putų polistireno.  Tuo galime įsitikinti pamodeliuojant programine įranga: grafikas Nr.1 

Mažinant apšiltinimo sluoksnį rasos taškas susidaro EPS sluoksnyje, vėliau pasislenka link akyto betono ir siena pradeda šlampti: grafikas Nr.2

Tokiu atveju reikia mažinti vandens garų patekimą į blokelius, kad žiemą nedidėtų jų drėgnumas. Tai paprasčiausia padaryti nutepus glaistytus akyto betono blokelius su vandens garus sulaikančiu gruntu grafikas Nr.3

Kito tipo blokeliai neturi šios bėdos, nes yra laidesni šilumai ir mažiau laidūs garams. Storesniame (nuo 15 cm)  putų polistireno sluoksnyje rasos taškas praktiškai nesusidaro, jeigu garams nėra kliūčių prasiskverbti į lauką. Akyto betono blokeliai yra laidžiausi vandens garams ir turintys didelę šiluminę varžą, todėl ši problema jiems pasireiškia dažniausiai.

Labai rekomenduočiau skirti valandą ir planuojamą sienos ar stogo konstrukciją patikrinti nemokama programėle U-Wert. Ji suskaičiuoja sienos laidumą šilumai ir perspėja apie galimą kondensato kaupimąsi. Viskas vokiečių kalba, bet pakankamai suprantama. Neveikia su Chrome, bet veikia su Internet Explorer.

Garų barjero įrengimas

Įrengti garų barjerą reikėtų vidiniame sienos ar stogo sluoksnyje arba ne giliau nei gali susidaryti rasos taškas. Prieš barjerą saugiai galima palikti ne daugiau nei ~1/3 šiltinimo sluoksnio.  Patikėti šį svarbų garų barjero užtikrinimą vien plėvelėms nerekomenduočiau, dėl jų imlumo kruopščiam darbui, mažo mechaninio atsparumo, problematiško sujungimo, neilgaamžiškumo ir su tuo susijusio vėlesnio nesandarumo (ypač didelė problema vatoms), nors tai yra geriau negu nieko. Kokybiškos plėvelės ir sandarinimo juostos yra brangios, bet jų kažkiek prireiks. Didžiausią pasirinkimą, bet ir nemažas kainas turi Baltijos brasta. Geriausia derinti dvi suklijuotas tarpusavyje medžiagas šiai funkcijai atlikti. Pažeidus vieną dar lieka kita. Tas pats galioja ir sandarumą užtikrinančiam sluoksniui. Šios dvi funkcijos dažniausiai patikimos tam pačiam sluoksniui pvz. OSB plokštė yra sandarumą užtikrinantis sluoksnis ir kartu šioks toks garo barjeras. Nesandarus garo barjeras yra tas pats kas jokio garo barjero. Pagrindas gali būti OSB ar MFP plokštė, betonas, tinkas ar XPS, o ant viršaus užklijuojama aliuminio folija ar užtepamas specialus skystas gruntas sudarantis garo barjerą. Plačiai pardavinėjamas ir patogiai klijuojamas popierius su aliuminio folija dažnai nėra labai kokybiška medžiaga. Tą patvirtina ir STR pateikiamos garų varžos, ir faktas, kas šis popierius kai kuriose vietose būna peršviečiamas šviesos (Senukų, Ermitažo). Aliuminio ten ypač mažai. Tai gaminys su polietileno  plėvelės charakteristikomis, tinkantis naudoti ten,  kur nėra labai nelaidūs išoriniai sluoksniai (OSB). Kokybiškiausio popieriaus su aliuminio folija galima įsigyti čia. Jis gali būti klijuojamas su tapetų klijais. Labai efektyviam garo barjerui geriau susirasti maistinę aliuminio plėvelę, kuri pilnai izoliuoja vandens garų srautą ir dar kažkiek dirbs kaip infraraudonųjų spindulių barjeras. 0,2 Lt/m² už 0,011 mm foliją nėra daug, didžiausi kaštai bus klijams. Plėvelės nepavyks priklijuoti labai tvirtai, nepergyvenkite. Svarbu, kad ji būtų gerai prigludusi ir sandariai užklijuota. Skystas hermetikas ar tiršti klijai visai tinka šiam reikalui. Geriausius rezultatus mano bandymuose davė poliuretaniniai klijai, kurie šiek tiek putoja, bet klijavimas vyko horizontalioje pozicijoje. Klijai tepti su mentele, o folija prispausta su voleliu. Klijuojant reikia suprasti, kad ten kur gali patekti oras, ten pateks ir vandens garai, todėl nepaliekama oro kišenių ir kraštai šiek tiek užleidžiami. Tepti viso paviršiaus nebūtina, bet reikia, kad po folija negalėtų patekti oras. Vertikaliems paviršiams klijai gali būti per skysti, kad folija laikytųsi be prispaudimo. Reikia bandyti. Lipnios aliuminio juostos klijavimas sujungimuose taip pat galimas. Vienintelis laisvai prieinamas nelabai aiškių charakteristikų vandens garus sulaikantis gruntas yra rausvasis Latexgrunt, tepamas po pirmojo glaistymo. Jeigu kažkam reiks rimtesnių produktų parašykit, esu keletą profesionalių variantų suradęs užsienyje, kurių Sd=30, o tai jau ~10 kartų daugiau nei OSB3.

Visų konstrukcijų aprašyti negaliu. Jeigu kažkas konkrečiai domina rašykite, pabandysim pašalinti trūkumus ir surasti optimalų variantą.

Medžiagų laidumo garui lentelė

Stiprus garo barjeras (aliuminio folija) taip pat neleidžia įvairioms nuodingoms dujoms skverbtis iš statybinių medžio plokščių į patalpų orą. Karkasinį namą padengus aliuminio folija jame išnyktų medžio plokščių skleidžiamas fenolio dervų kvapas ir kartu sumažinamas formaldehido išsiskyrimas į patalpas.