Jak uniknąć kondensacji pary wodnej w ścianie szkieletowej

Wilgotność powietrza

Wilgotność powietrza to zawartość pary wodnej w powietrzu. Prawidłowa wilgotność powietrza w pomieszczeniach zamkniętych powinna być w granicach 30-65%. Optymalna wilgotność powietrza, w której człowiek najlepiej się czuje wynosi 40-60%. Dla 19-20 stopni będzie wynosiła ok. 55-60%, natomiast dla 21-22 stopni to 40-50%. Taka wilgotność  służy nie tylko zdrowiu człowieka, ale również jest korzystna dla ubrań, podłóg, mebli oraz książek.

Do poniższych obliczeń przyjęto średnią krajową temperaturę w okresie zimowym wynoszącą około minus 2oC, 22oC dla wnętrza budynku oraz wilgotność względną wewnątrz budynku na poziomie 50%.

Projektowanie przegrody

Czy projektując budynek architekci wykonują obliczenia dotyczące występowania punktu rosy w przegrodach zewnętrznych?

Osobiście nigdy, w żadnym projekcie, nie spotkałem takich obliczeń. Wydaje się, zatem że projektanci ot tak, po prostu z głowy, przyjmują układ warstw dla przegrody. Co najwyżej obliczając jedynie współczynnik przenikania ciepła i to najczęściej jak przegrodę jednorodną. A przecież to właśnie architekci powinni zwracać uwagę o ten tak ważny, o ile nie najważniejszy szczegół w projektowaniu przegrody budynku – punkt rosy.

W technologii szkieletu drewnianego grubość konstrukcji ściany w większości przypadków wynosi 140 – 150 mm. Taka grubość ściany wypełniona, nawet najlepszymi wełnami mineralnymi, nie spełni wymaganego prawem współczynnika przenikania ciepła U < 0,20 W/m2K. Stąd wymagana jest dodatkowa, ciągła na całej powierzchni ścian, warstwa zewnętrznego docieplenia.

Ciągła izolacja zewnętrzna

Ciągła izolacja zewnętrzna – zwykle zapewniana przez pokrycie ścian zewnętrznych budynku sztywną warstwą styropianu lub matami  wełny mineralnej – nie jest niczym nowym w budownictwie mieszkaniowym. Jednak wielu projektantów a także wykonawców czy inwestorów nie do końca rozumie rolę, jaką ta warstwa izolacji, oprócz zwiększenia izolacyjności ściany, odgrywa w termice i wilgoci przegrody, a tym samym w trwałości budynku.

Konieczność stosowania zewnętrznego docieplenia ścian wymuszają wprowadzane co jakiś czas nowe przepisy dotyczące zwiększenie izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych.

Jeszcze nie tak dawno wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej ściany zewnętrznej budynku o drewnianej konstrukcji szkieletowej spełniała ściana grubości 140 mm wypełniona odpowiednią wełną mineralną. Dziś, nawet przy zastosowaniu wełen o najniższym współczynniku przewodzenia ciepła (λ – lambda), ściana o tej grubości, nie zapewni wymaganej przepisami izolacyjności cieplnej przegrody. Stąd zachodzi konieczność mocowania dodatkowej warstwy izolacji po zewnętrznej lub wewnętrznej stronie ściany. Przeważnie jednak po zewnętrznej.

Jako warstwę zewnętrznego docieplenia najczęściej stosuje się styropian lub wełnę mineralną. Stosowanie styropianu uważane jest powszechnie za niezgodne z wymogami technologii gdyż jak potocznie twierdzą jego przeciwnicy nie powala ścianie oddychać zatrzymując wilgoć w ścianie, co w konsekwencji może doprowadzić do jej skroplenia a następnie do zniszczenia izolacji i konstrukcji budynku.

Jednak wilgoć w ścianie nie musi być szkodliwa dla płyty poszycia nawet pokrytej warstwą styropianu.

​​Izolacja zewnętrzna znajduje się poza poszyciem, zapewniając wnętrzu ściany i płycie poszycia wyższą temperaturę od temperatury na zewnątrz budynku. Wyższe temperatury, wewnętrznej powierzchni płyty, poszycia oznaczają niższą wilgotność względną powierzchni, dzięki czemu poszycie jest mniej lub nie jest wcale podatne na zawilgocenie, w którym osiągnie próg rozwoju pleśni i grzybów.

Innym rozwiązaniem jest montaż najpierw płyty styropianowej, a następnie jej przykrycie jej płytą poszycia. Dzięki temu poszycie będzie wysychało na zewnątrz. Rozwiązanie to należy jednak skonsultować z projektantem konstruktorem, aby upewnić się, że wytrzymałość poszycia na ścinanie jest odpowiednia. Bowiem kiedy poszycie jest mocowane przez izolację z dala od słupków, jego wytrzymałość na siły powstające przy ściskaniu jest ograniczona.

Jaka zatem powinna być izolacja cieplna ściany, by nie następowała w niej kondensacja pary wodnej?

Punkt rosy

Sprawdzeniem czy przegroda została zaprojektowana prawidłowo jest konieczność wykonania obliczeń rozkładu temperatury w danej przegrodzie.

Dla obliczeń przyjęto następujące warunki klimatyczne:
– średnia krajowa temperatura zimowa w kraju – minus 2oC,
– temperatura wewnątrz budynku – plus 22oC
– wilgotność w pomieszczeniu – 50%

Według powyższej tabeli punkt rosy – wykraplanie się wody na wewnętrznej stronie płyty poszycia wystąpi gdy temperatura płyty będzie niższa niż 11,1oC.

Obliczenia zostaną wykonane dla trzech jednakowych ścian z różnej grubości dodatkową,  zewnętrzną warstwą ocieplenia ze styropianu.

Uwaga:
Dla poziomego transferu powietrza Rsi = 0,13 m2K/W.
Według „Budownictwo ogólne” tom 2, Fizyka budowli” Arkady 2005, na potrzeby sprawdzenia możliwości kondensacji pary wodnej na powierzchni przegród przyjmuje się Rsi = 0,25 m2K/W.

Przykład pierwszy – ściana 150 mm + styropian 100

Przegroda niejednorodna, słupki grub. 40 mm, w osiowy rozstawie co 600 mm

Ściana grub. 200 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – folia opóźniacza pary,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,   
            – folia wiatroizolacyjna,
zapewnia współczynnik U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/w)

Wynik ten nie spełnia aktualnie obowiązujących wymogów w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych – U < 0,2 W/m2K.

Dla zwiększenia izolacyjności przegrody dołożona zostanie warstwa styropianu grub. 100 mm  plus klej i tynk.

Warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 100 m gwarantuje izolacyjność  U = 0,366 W/m2K (R = 2,729 m2K/w).

Izolacyjność cieplna całej przegrody ściany wzrasta (współczynnik U maleje) do U = 0,153 W/m2K (R = 6,521 m2K/W).

 Obliczenie temperatury na styku ściany i styropianu. Obliczenie te wykonuje się według wzoru

Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)

gdzie
t1 – temperatura środowiska wewnętrznego
q   – gęstość strumienia cieplnego obliczana według wzoru q = U (t1 – te)
U  – współczynnik przenikania ciepła przegrody   
te  – temperatura środowiska zewnętrznego
Rsi – opór przyjmowania ciepła,
Rt – opór całkowity przegrody
 
Obliczanie gęstości strumienie
q = U (t1 – te)
q = 0,153 W/m2K ( 22 – (-2) = 3,672 W/m2
 
Obliczanie temperatury powierzchni wewnętrznej
Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)
Ʋ = 22 – 3,672 (0,25 + 3,945) = 6,6oC

6,6oC jest mniejsze niż 11,1oC – w przegrodzie będzie następowało wykroplenie się pary wodnej na powierzchni płyty poszycia.

Przykład drugi – ściana 150 mm + styropian 150 mm

Przegroda niejednorodna, słupki grub. 40 mm, w osiowy rozstawie co 600 mm

Ściana grub. 150 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – folia opóźniacza pary,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – folia wiatroizolacyjna,          
zapewnia współczynnik U na poziomie 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)

Wynik ten nie spełnia aktualnie obowiązujących wymogów w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych – U < 0,2 W/m2K.

Dla zwiększenie izolacyjności przegrody dołożona zostanie warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 150 mm  plus klej i tynk.

Warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 150 gwarantuje izolacyjność U = 0,253 W/m2K (R = 3,949 m2K/W)

Izolacyjność cieplna całej przegrody ściany wzrasta (współczynnik U maleje) do U = 0,129 W/m2K (R = 7,762 m2K/W).

Obliczenie temperatury na styku ściany i styropianu. Obliczenie te wykonuje się według wzoru

Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)

gdzie
t1 – temperatura środowiska wewnętrznego
q   – gęstość strumienia cieplnego obliczana według wzoru q = U (t1 – te)
U  – współczynnik przenikania ciepła przegrody   
te  – temperatura środowiska zewnętrznego
Rsi – opór przyjmowania ciepła,
Rt – opór całkowity przegrody
 
Obliczanie strumienia cieplnego
q = U (t1 – te)
q = 0,129 W/m2K ( 22 – (-2) = 3,096 W/m2
 
Obliczanie temperatury powierzchni wewnętrznej
Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)
Ʋ = 22 – 3,096 (0,25 + 3,945) = 9,0oC

9,0oC jest mniejsze niż 11,1oC – w przegrodzie będzie następowało wykroplenie się pary wodnej na powierzchni płyty poszycia.

Przykład trzeci – ściana 150 mm + styropian 200 mm

Przegroda niejednorodna, słupki grub. 40 mm, w osiowy rozstawie co 600 mm

Ściana grub. 150 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – folia opóźniacza pary,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – folia wiatroizolacyjna,          
zapewnia współczynnik U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)

Wynik ten nie spełnia aktualnie obowiązujących wymogów w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych – U  < 0,2 W/m2K.

Dla zwiększenia izolacyjności przegrody dołożona zostanie warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 200 mm  plus tynk.

Warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 200 cm gwarantuje izolacyjność U = 0,193 W/m2K (R = 5,168 m2K/W).

Izolacyjność cieplna całej przegrody ściany wzrasta (współczynnik U maleje) do 0,111 W/m2K (R = 8,994 m2K/W).

Obliczenie temperatury na styku ściany i styropianu. Obliczenie te wykonuje się według wzoru

Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)

gdzie
t1 – temperatura środowiska wewnętrznego
q   – gęstość strumienia cieplnego obliczana według wzoru q = U (t1 – te)
U  – współczynnik przenikania ciepła przegrody   
te  – temperatura środowiska zewnętrznego
Rsi – opór przyjmowania ciepła,
Rt – opór całkowity przegrody
 
Obliczanie gęstości strumienia
q = U (t1 – te)
q = 0,111 W/m2K ( 22 – (-2) = 2,664 W/m2
 
Obliczanie temperatury powierzchni wewnętrznej
Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)
Ʋ = 22 – 2,664 (0,25 + 3,945) = 10,8oC

10,8oC jest zbliżone do 11,1oC – przegroda w minimalnym stopniu narażona jest na wykroplenie się pary wodnej na powierzchni płyty poszycia.

Przykład czwarty – ściana 150 mm + styropian 250 mm

Przegroda niejednorodna, słupki grub. 40 mm, w osiowy rozstawie co 600 mm

Ściana grub. 150 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – folia opóźniacza pary,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – folia wiatroizolacyjna,          
zapewnia współczynnik U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)

Wynik ten nie spełnia aktualnie obowiązujących wymogów w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych – U  < 0,2 W/m2K.

Dla zwiększenia izolacyjności przegrody dołożona zostanie warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 200 mm  plus tynk.

Warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 200 cm gwarantuje izolacyjność U = 0,157 W/m2K (R = 6,388 m2K/W).

Izolacyjność cieplna całej przegrody ściany wzrasta (współczynnik U maleje) do 0,098 W/m2K (R = 10,223 m2K/W).

Obliczenie temperatury na styku ściany i styropianu. Obliczenie te wykonuje się według wzoru

Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)

gdzie
t1 – temperatura środowiska wewnętrznego
q   – gęstość strumienia cieplnego obliczana według wzoru q = U (t1 – te)
U  – współczynnik przenikania ciepła przegrody   
te  – temperatura środowiska zewnętrznego
Rsi – opór przyjmowania ciepła,
Rt – opór całkowity przegrody
 
Obliczanie gęstości strumienia
q = U (t1 – te)
q = 0,0,098 W/m2K ( 22 – (-2) = 2,352 W/m2
 
Obliczanie temperatury powierzchni wewnętrznej
Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)
Ʋ = 22 – 2,352 (0,25 + 3,945) = 12,1oC

12,1oC jest większe do 11,1oC – przegroda nie jest narażona jest wykroplenie się pary wodnej na powierzchni płyty poszycia.

 

Podsumowanie

Obliczenia wykonano do ściany grubości 150 mm, ze słupkami grubości 40 mm, w osiowym rozstawie 600 mm, wypełnionej wełną mineralną o współczynniku lambda λ = 0,035 W/mK, grub. 150 mm.

Temperatura na zewnątrz minus 2oC, temperatura wewnątrz – 22oC, wilgotność powietrza – 50%.

Zestawienie wyników obliczeń

Przykład nr 1 – ściana 150 + styropian 100 mm

Izolacyjność cieplna
– ściana zewnętrzna o współczynniku U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)
– warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 100 mm – U = 0,366 W/m2K (R = 2,729 m2K/W).
– izolacyjność całej przegrody – U = 0,153 W/m2K (R = 6,521 m2K/W)
Występuje wykraplanie się pary wodnej.

 

Przykład nr 2 – ściana 150 + styropian 150 mm

Izolacyjność cieplna
– ściana zewnętrzna o współczynniku U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)
– warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 150 – U = 0,253 W/m2K (R = 3,949 m2K/W)
– izolacyjność całej przegrody – U = 0,129 W/m2K (R = 7,762 m2K/W)
Występuje wykraplanie się pary wodnej.

 

Przykład nr 3 – ściana 150 mm + styropian 200 mm

Izolacyjność cieplna
– ściana zewnętrzna o współczynniku U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)
– warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 200 mm – U = 0,193 W/m2K (R = 5,168 m2K/W).
– izolacyjność całej przegrody – U = 0,111 W/m2K (R = 8,994 m2K/W)
Minimalne zagrożenie wykraplanie się pary wodnej.

 

Przykład 4 – ściana 150 mm + styropian 250 mm

Izolacyjność cieplna
– ściana zewnętrzna o współczynniku U = 0,253 W/m2K (R = 3,945 m2K/W)
– warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 250 cm – U = 0,157 W/m2K (R = 6,388 m2K/W).
– Izolacyjność cieplna przegrody U = 0,098 W/m2K (R = 10,223 m2K/W).
Wykraplanie pary wodnej nie występuje.

 

Wnioski

Jak z przedstawionego zestawienia wynika, że przy przyjętych warunkach wilgotnościowo-cieplnych (wilgotność wnętrza 50%, zakres temperatury – minus 2 – plus 22) wykraplanie w ścianie nie występuje, kiedy wartość izolacyjna dodatkowej, zewnętrznej warstwy izolacji jest dużo większa od wartości izolacyjnej w konstrukcji ściany.

Kondensacja jest najbardziej prawdopodobna na wewnętrznej powierzchni płyty poszycia

Zwiększona wartość izolacji zewnętrznej powoduje, że płyta poszycia ściany jest cieplejsza niż temperatura punktu rosy, a tym samym zwiększa się prawdopodobieństwo, że na wewnętrznej powierzchni poszycia nie nastąpi kondensacja pary wodnej.

Wilgoć musi skraplać się na stałej powierzchni; nie skrapla się w powietrzu i jest mało prawdopodobne, aby skropliła się w włóknie szklanym.

Należy zwrócić uwagę, że ryzyko kondensacji pary wodnej w ścianie zależy od wartości izolacji w konstrukcji ściany (im niższa tym lepiej) i od wartości zewnętrznej warstwy izolacji (im wyższa tym lepiej). Tym samym zapewniając wartość (nie mylić z grubością) izolacji w konstrukcji ściany, należy zwiększyć wartość ciągłej izolacji zewnętrznej.

By uniknąć wykraplanie pary w grubości ściany należy zapewnić niską izolacyjność ściany głównej, a zwiększyć izolacyjność izolacji zewnętrznej.

Z powyższego wynika, że bezsensowne jest wypełnianie ścian materiałami o wysokiej izolacyjności (o niskim współczynniku lambda), które zwiększają izolacyjność cieplną w konstrukcji ściany, co jednocześnie wymaga zwiększonej izolacyjności dodatkowej izolacji zewnętrznej.

Poniżej przykład ściany wypełnionej wełną mineralną o najwyższym współczynniku przewodzenia ciepła (najgorszej izolacyjności) λ = 0,045 W/mK

Przykład próbny – ściana 150 mm + styropian 150 mm, wełna λ = 0,045 W/mK
Przegroda niejednorodna, słupki grub. 40 mm, w osiowy rozstawie co 600 mm
Ściana grub. 150 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – folia opóźniacza pary,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,045 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,   
            – folia wiatroizolacyjna,
 
zapewnia współczynnik U = 0,302 W/m2K (R = 3,307 m2K/W)

Wynik ten nie spełnia aktualnie obowiązujących wymogów w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych – U < 0,2 W/m2K.

Dla zwiększenia izolacyjności przegrody dołożona zostanie warstwa styropianu grub. 150 mm  plus klej i tynk.

Warstwa styropianu (λ = 0,041 W/mK) grub. 150 m gwarantuje izolacyjność  U = 0,253 W/m2K (R = 3,949 m2K/w)

Izolacyjność cieplna całej przegrody ściany wzrasta (współczynnik U maleje) do 0,142 W/m2K (R = 7,052 m2K/W).

Rozkład  rozkładu temperatury na styku ściany i styropianu. Obliczenie te wykonuje się według wzoru

Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)

gdzie
t1 – temperatura środowiska wewnętrznego
q   – gęstość strumienia cieplnego obliczana według wzoru q = U (t1 – te)
U  – współczynnik przenikania ciepła przegrody   
te  – temperatura środowiska zewnętrznego
Rsi – opór przyjmowania ciepła,
Rt – opór całkowity przegrody

Uwaga:

Dla poziomego transferu powietrza Rsi = 0,13 m2K/W.

Według „Budownictwo ogólne” tom 2, Fizyka budowli” Arkady 2005, na potrzeby sprawdzenia możliwości kondensacji pary wodnej na powierzchni przegród przyjmuje się Rsi = 0,25 m2K/W

Obliczanie gęstości strumienie
q = U (t1 – te)
q = 0,142 W/m2K ( 22 – (-2) = 3,408 W/m2
 
Obliczanie temperatury powierzchni wewnętrznej
Ʋ = t1 – q (Rsi + Rt)
Ʋ = 22 – 3,408 (0,25 + 3,307) = 12,1oC

12,1oC jest większe niż 11,1oC – w przegrodzie nie nastąpi wykraplanie się pary wodnej na powierzchni płyty poszycia.

Ściana ta – z izolacją (λ = 0,045 W/mK) w konstrukcji ściany i pokryta warstwą styropianu grubości 150 mm, osiąga współczynnik U = 0,142 W/m2K, i nie występuje w niej wykraplanie pary wodnej, podczas gdy taka sama przegroda (Przykład 2), ale wypełniona izolacją (λ = 0,035 W/mK) osiąga współczynnik U = 0,111 Wm2K, jest jednak zagrożona jest wykraplaniem się pary wodnej na wewnętrznej powierzchni płyty poszycia.

Możliwość wykraplania się pary wodnej w przegrodzie, a ściślej na wewnętrznej powierzchni płyty poszycia zależna jest od:
– przyjętych warunków wilgotnościowo cieplnych,
– jakości materiałów izolacyjnych zastosowanych do ocieplenia budynku, tak w konstrukcji ściany jak i na zewnątrz.

 

Już na etapie projektowania budynku projektant powinien dokonać obliczeń możliwości wykraplania się pary wodnej w przegrodzie, a tym samym powinien wskazać właściwości materiałów, który ten parament spełnią.

 

Wojciech Nitka – czas pandemii

You may also like...

1 Response

  1. Tomek pisze:

    Panie Wojtku czy przy wełnie mineralnej wychodzić będzie podobnie? Zasadniczo wychodzi nam że jedynym słusznym rozwiązaniem jest budowa ściany 150 + 150. Chcielibyśmy postawić domek letniskowy całoroczny do 35 m2. Plan był taki: fermacell 12mm / „paroizolacja”/szkielet 145 mmx45 z wełną 140 mm (0,037W/mK)/fermacell 12 mm/wiatroizolacja/wełna elewacyjna 5-10 cm. – rozstaw co 600 mm
    Przy takiej opcji wydaje mi się że punkt rosy pozostanie w ścianie. Być może lepszym rozwiązaniem jest odwrócenie izolacji i te 5-10 cm wełny dać od środka i dopiero szkielet i sam tynk na płycie fermacell. Oczywiście tynk/fermacell/wiatroizolacja, szkielet z wełną. Chyba że ta płyta zastąpi wiatroizolację bo teoretycznie na to pozwala. Bardzo proszę o opinię na powyższy temat.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *