Nowe wymagania w ocenie wilgotnościowej przegród

Pierwsze wymagania dotyczące ochrony przed zawilgoceniem zostały w sposób jednoznaczny sprecyzowane w normie PN- 81/B-02020 [2]. Wielkością ocenianą była minimalna temperatura wewnętrznej powierzchni przegród nieprzezroczystych υi, która w każdym miejscu przegrody powinna być wyższa niż temperatura punktu rosy t_s. Warunek ten miał postać nierówności:

gdzie:

υ_i,min. – temperatura powierzchni wewnętrznej przy obliczeniowej temperaturze zewnętrznej według normy PN-82/B-02403 [5] i wewnętrznej według normy PN-82/ /B- 02402 [4] [°C],

t_s – temperatura punktu rosy [°C] przy wartościach obliczeniowych temperatury wewnętrznej według normy PN-82/ /B -02402 [4] i wilgotności względnej powietrza wewnętrznego według PN-81/ /B -02020 [2].

W normie wprowadzono również procedurę określania temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody z mostkiem termicznym. Analizując te wymagania dla pomieszczeń mieszkalnych przy ti = +20°C, ϕi = 55%, otrzymywało się warunek:

W kolejnej nowelizacji normy PN-91/ /B- 02020 [3] z 1991 r. warunek określony wzorem (1) został zmodyfikowany:

przy czym wprowadzono obowiązek określania temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka termicznego eksperymentalnie lub przy użyciu programów numerycznych. Warunek ten, przeniesiony w 1997 r. do rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [12], funkcjonował do końca 2008 r.

W 1998 r. wprowadzono polską normę PN -EN ISO 6946 [8] z załącznikami krajowymi wskazującymi procedurę obliczeniową i wartości obliczeniowe wilgotności na potrzeby określania ts. W kolejnej nowelizacji tej normy w 2004 r. [9] wycofano krajowy załącznik dotyczący metodyki obliczania punktu rosy. Jednak w rozporządzeniu utrzymano jako obowiązującą normę z 1999 r. Zgodnie z tą procedurą wartość temperatury punktu rosy kształtująca wymagany poziom kryterium wilgotnościowego (3) zmienia się w zależności od sposobu użytkowana pomieszczenia. Dla pomieszczeń mieszkalnych przy temperaturze t_i = +20°C i ϕ_i = 55% warunek (3) przyjmuje postać:

W kolejnej nowelizacji rozporządzenia [12], w listopadzie 2008 r., zmodyfikowano warunki spełnienia wymagań dotyczących powierzchniowej kondensacji pary wodnej – „na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych”.

Spełnienie tego warunku jest sprawdzane przy użyciu współczynnika temperaturowego f_Rsi, zdefiniowanego w normie PN -EN ISO 13788 [11]. W odniesieniu do przegród zewnętrznych budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnych rozwiązania przegród zewnętrznych i ich węzłów konstrukcyjnych powinny charakteryzować się współczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna, obliczona zgodnie z PN-EN ISO 13788 [11], dotyczącą metody obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej.

Wymaganą wartość współczynnika temperaturowego w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20°C w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 tej normy, przy założeniu, że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest równa ϕ_i = 50%, przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego współczynnika równej 0,72 [12].

Procedury normowe określania ryzyka rozwoju pleśni

Zgodnie z normą PN-EN ISO 13788 [11] ocenianą wielkością jest współczynnik temperaturowy f_Rsi na wewnętrznej powierzchni przegrody:

gdzie:

Θ_si – temperatura powierzchni wewnętrznej [°C],

Θ_e – temperatura powietrza wewnętrznego [°C],

Θ_i – temperatura powietrza zewnętrznego [°C].

Współczynnik ten charakteryzuje jakość cieplną komponentu budowlanego (przegrody, mostka termicznego), uniezależniając się od przyjętych do obliczeń temperatur powietrza wewnętrznego i zewnętrznego.  W przypadku przegrody pełnej, jednowarstwowej lub z warstwami jednorodnymi cieplnie oraz w miejscach poza wpływem mostków termicznych, znając wartość współczynnika przenikania ciepła U oraz oporu przejmowania ciepła na powierzchni wewnętrznej Rsi, można skorzystać z prostej zależności:

Przy szacowaniu ryzyka wzrostu pleśni należy przyjmować wartość R_si = 0,25 m2·K/W. W odniesieniu do obliczeniowych wartości temperatur zakres wartości współczynnika zmienia się od 0–1, przy czym im jest on wyższy, tym rozwiązanie jest korzystniejsze pod względem cieplnym.

Należy jednak zauważyć, że jest on pochodną temperatury na powierzchni, a więc jego wartość dla danej przegrody nie jest stała. W przypadku mostków termicznych występują zmiany temperatury èsi, a w konsekwencji również zmiany tego współczynnika. Mostek termiczny powoduje obniżenie temperatury na powierzchni, stąd pierwszym krokiem przy ocenie przegrody powinna być identyfikacja mostków i określenie minimalnej wartości f_Rsi. Tak wyznaczony f_Rsi powinien być większy od f_Rsi,min..

Pomieszczenia mieszkalne w Polsce w zdecydowanej większości są wentylowane grawitacyjnie. W takich przypadkach norma PN-EN ISO 13788 [11] uznaje za właściwe posługiwanie się klasami wilgotności wewnętrznej (tabela 1), definiującymi rodzaj eksploatacji pomieszczeń.

Aby uniknąć rozwoju pleśni, wilgotność względna na powierzchni nie powinna przekraczać wartości 0,8. Zgodnie ze wskazaną procedurą normową współczynnik f_Rsi,min. wyznacza się dla każdego miesiąca w roku z uwzględnieniem średnich miesięcznych parametrów powietrza zewnętrznego i warunków użytkowania pomieszczeń.

Stąd też wielkość ciśnienia pary wodnej wewnątrz pomieszczeń wyznacza się według wzoru:

gdzie:

p_e – ciśnienie pary wodnej powietrza zewnętrznego [Pa],

Δp – nadwyżka ciśnienia zgodnie z oczekiwanym sposobem eksploatacji budynku [Pa].

Na tym etapie norma dopuszcza stosowanie wartości krajowych nadwyżki ciśnienia Äp, ewentualnie przyjęcie wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jako stałą, ale tylko wówczas, gdy jest ona utrzymywana na stałym poziomie, np. dzięki klimatyzacji. Krytycznym miesiącem jest ten, w którym wymagana wartość f_Rsi jest największa. Element budynku należy tak projektować, aby f_Rsi,min. było zawsze przekroczone.

Analiza wytycznych krajowych

W rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych [12] proponuje się przyjęcie średniej miesięcznej wartości wilgotności względnej powietrza wewnętrznego ϕ_i = 0,5 niezależnie od sposobu użytkowania pomieszczeń (budynki mieszkalne, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej).

Zgodnie z normą PN-EN ISO 13788 [11] należy zapewnić margines bezpieczeństwa, dodając 0,05 do wilgotności względnej. W ten sposób otrzymuje się ϕ_i = 0,55 i Θ_i = +20°C – wartości te funkcjonowały już w normie z 1982 r. [1]. Stosując przytoczone wartości, otrzymuje się pi = 1287 Pa, co w porównaniu z wartościami otrzymanymi w wyniku stosowania procedury opisanej  wzorami (5)–(7) jest warunkiem łagodniejszym (tabele 3 i 4).

We wprowadzonej w rozporządzeniu normie PN-EN 12831:2006 [10] przedstawiono podział Polski na strefy klimatyczne, który odpowiada dotychczasowemu podziałowi zgodnie z PN-82/B-02403 [5]. Jednakże wyznaczona temperatura bezwymiarowa f_Rsi jest niezależna od strefy temperaturowej. Od lokalizacji natomiast zależy wartość f_Rsi,min.(tabela 3).

Wprowadzenie narzuconej wartości f_Rsi,min. = 0,72 zmienia istotę całej metody. Na przykładzie analizy wybranego złącza (tabele 5 i 6) można stwierdzić, że sformułowane w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych [12] wymagania są zaniżone. Złącze, które nie spełnia dotychczasowego kryterium kondensacji powierzchniowej, wobec nowego warunku jest prawidłowe.

Podsumowanie

Od wielu lat kolejne nowelizacje wymagań zaostrzały kryterium jakości cieplnej. Naturalną konsekwencją ich spełniania powinno być ograniczenie ryzyka rozwoju pleśni. W ostatniej nowelizacji rozporządzenia w sprawie warunków technicznych zastosowano nowy parametr – bezwymiarowy współczynnik temperaturowy.

Jego zaletą jest ocena parametryczna zależna od geometrii i parametrów cieplnych, niezależna od temperatur obliczeniowych (lokalizacji), co daje możliwość korzystania z katalogów opracowanych dla dowolnej strefy. Jest on podstawą do wiarygodnej oceny, jeżeli zastosuje się pełną procedurę normową. Wprowadzenie na poziomie krajowym uproszczeń wypaczających procedurę powoduje dopuszczenie rozwiązań, które przez wiele kolejnych lat były oceniane  jako błędne, zarówno z punktu widzenia fizyki budowli, jak i sztuki budowlanej.

Literatura

1. D. Gawin, D. Heim, E. Kossecka, J. Kośny, A. Więckowska, „Typowy rok meteorologiczny do symulacji procesów wymiany ciepła i masy w budynkach”, [w:] „Komputerowa fizyka budowli”, t. 2, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2002.
2. PN-81/B-02020 „Ochrona cieplna budynków. Wymagania i obliczenia”.
3. PN-91/B-02020 „Ochrona cieplna budynków. Wymagania i obliczenia”.
4. PN-82/B-02402 „Ogrzewnictwo. Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach”.
5. PN-82/B-02403 „Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnętrzne”.
6. PN-78/B-03421 „Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi”.
7. PN-83/B-03430 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania”.
8. PN-EN ISO 6946:1999 „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
9. PN-EN ISO 6946:2004 „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
10. PN-EN 12831:2006 „Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego”.
11. PN-EN ISO 13788:2003 „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metody obliczania”.
12. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690, z późn. zm.).
13. M. Wesołowska, P. Hołownia, K. Pawłowski, „Zagrożenia rozwojem grzybów pleśniowych na jednowarstwowych ścianach z betonu komórkowego”, Miesięcznik SITPC „Ochrona przed korozją” nr 10s/A/2003.
14. M. Wesołowska, P. Hołownia, „O konsekwencjach stosowania zabudowy meblowej na ścianach zewnętrznych w budynkach mieszkalnych wznoszonych metodami uprzemysłowionymi”, Miesięcznik SITPC „Ochrona przed korozją” nr 10s/A/2003.
15. M. Wesołowska, P. Hołownia, „Niektóre problemy adaptacji budynków zabytkowych na przykładzie spichrzów na Wyspie Młyńskiej w Bydgoszczy”, [w:] „Zagadnienia konstrukcyjne, materiałowe i cieplno-wilgotnościowe w budownictwie”, Wydawnictwo Uczelniane ATR Bydgoszcz, Bydgoszcz 2005.
16. M. Wesołowska, P. Hołownia, „Wybrane problemy eksploatacji budynków z jednowarstwowymi ścianami z autoklawizowanego betonu komórkowego”, [w:] „Zagadnienia konstrukcyjne, materiałowe i cieplno-wilgotnościowe w budownictwie”, Wydawnictwo Uczelniane ATR Bydgoszcz, Bydgoszcz 2005.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!