Kondensation i bygninger

Hvad forårsager kondens og fugt i klimaskærmen, og hvornår?

Gilles Mugnier

Det er nu muligt at skabe bygninger, der er helt på forkant med teknologien, hvad angår materialer, luftbehandling og luftkonditionering. Kondensation i klimaskærmen (vægge, tage, vinduer etc.) forårsager imidlertid stadig problemer, som påvirker bygningens finish (f.eks. blæredannelse i malingen, løse fliser, fugtpletter med tiden), befæstelseselementer (f.eks. korrosion) samt tages, facaders og endda gulves termiske effektivitet (f.eks. reduceret ydeevne for isoleringsmaterialerne). De 5 årsager til kondensation.

Overordnet set er der to typer data, der er knyttet til kondensation i bygninger: Temperatur og fugtighed.

Temperatur, målt i °C eller K, er velkendt. Udendørs er temperaturen afhængig af vejret. Indendørs er temperaturen afhængig af bygningens lufts tilstand, og hvordan denne luft behandles (f.eks. opvarmning, ventilation, bygningens anvendelse). Fugtigheden er den mængde vanddamp eller fugt, der er til stede i luften.

Vanddamp er vands gasformige fase. Fugtighed kan også udtrykkes som relativ luftfugtighed ved en given temperatur (dvs. mængden af faktisk vanddamp, der er til stede i luften, udtrykt som en procentdel af den samlede mængde damp, luften kan indeholde ved denne temperatur).

Figur 1: Temperaturkurven

Temperaturen går ikke øjeblikkeligt fra 20 °C til 0 °C. I enhver type klimaskærm, uanset om det er en meget velisoleret væg eller blot et vindue med enkeltrude, er enhver temperatur mellem 20 °C og 0 °C mulig. Der er en temperaturkurve. Vi ved, hvor denne kurve starter og slutter.

Ændringer i temperaturen er afhængig af, hvor tykke de materialer, der er benyttet til at konstruere klimaskærmen, er, og hvilke termiske egenskaber de har (se figur 1). Ved for eksempel tage vil der være en større temperaturvariation i et 20 cm tykt isoleringsmateriale end i en 20 cm tyk betonplade, eftersom den sidstnævnte er mindre effektiv hvad angår termisk modstand. Denne kurve er uafhængig af klimaskærmens overordnede termiske ydeevne, men er nærmere afhængig af indendørs/udendørs temperaturer samt de indgående materialers relative ydeevne.

Jo varmere vejret er, desto mere vanddamp kan luften indeholde. Omvendt, jo koldere vejret er, desto mindre vanddamp kan luften indeholde.

Dette skyldes det såkaldte damptryk: Vandmolekyler – eller vanddampmolekyler – i luften holdes sammen af dette tryk. I kold luft er det maksimalt mulige damptryk lavere end i varm luft. Så der kan absorberes flere vandmolekyler i varm luft. Vand har den egenskab, at det fordamper fra en overflade, når temperaturen stiger. Jo højere lufttemperaturen er, jo flere vandmolekyler fordamper.

Ved enhver given temperatur er luften mættet, når den indeholder den maksimale mængde vanddamp, den kan indeholde ved den pågældende temperatur (dvs. den relative luftfugtighed er 100 %.). Over denne temperatur, bliver vanddampen til væske (dvs. kondens). For enhver given mængde vanddamp i en given mængde luft, er der en temperatur, hvor luften bliver mættet, og hvor kondens derfor begynder at opstå. Dette kaldes dugpunktstemperaturen.

Eksempler:

I et klasseværelse, hvor eleverne har svedt og trukket vejret hele morgenen (dvs. produceret damp), vil mængden af vanddamp i luften samt lufttemperaturen være steget, og på et tidspunkt vil denne damp kondensere ved kontakt med den indvendige vinduesrude, hvis temperatur er koldere end luften i klasseværelset.

Kondensproblemer på tage eller vægge om vinteren (dvs. fugt i forsænkede lofter, førtidig korrosion, vanddråber, der falder på gulvet efter pludselige fald i udetemperaturen) er ikke usædvanlige i skoler, som er særligt udsatte for sporadisk høj luftfugtighed ved lave udetemperaturer.
Når det varme vand forlader vandhanen øges mængden af damp og temperaturen stiger, hvilket får spejlet til at dugge til.
En flaske, der tages ud af køleskabet om sommeren: Der dannes kondens udvendigt på flasken.
Om morgenen er der nogle gange is på bilens forrude. Eftersom forruden er koldere end luften udenfor, og som følge af tilstedeværelsen af vanddamp i luften, kombineret med faldet i temperaturen, vil vanddampen ikke alene kondensere, den fryser også ved temperaturer under nul.

I vægge: Hvis den indvendige luftfugtighed i væggene fortsætter med at migrere udad, vil den møde stadig køligere temperaturer, og vil derfor kondensere, hvis det er koldt nok udenfor. Dette fører til dannelsen af kondensater. Sådanne kondensater kan påvirke den energimæssige ydeevne og beskadige vægelementer og befæstelseselementer etc.

Figur 2: Fugtoverførsel gennem en væg

Når vanddampens densitet er højere på den ene side af væggen end den anden, vil væggen være udsat for et delvist damptryk. Aristoteles sagde "naturen afskyr et vakuum", og afhængigt af væggens dampgennemtrængelighed, vil der migrere mere eller mindre vand ind i væggen, således at den når ydersiden. I visse tilfælde er der risiko for, at denne damp, hvis den udsættes for stadig lavere temperaturer, mens den migrerer udad, vil nå, hvad der almindeligvis betegnes "dugpunktet".

Luften kan absorbere mere vand, i takt med at temperaturen stiger. Når et byggemateriales eller luftens temperatur falder, og den relative luftfugtighed på 100 % nås, vil den overskydende vanddamp blive udskilt som kondensvand. Grænseområdet kaldes dugpunktet.

Velisolerede bygninger bør være konstrueret på en sådan måde, at dugpunktstemperaturen på og i bygningskomponenten ikke falder under grænsen (f.eks. undgåelse af kuldebroer). Så undgår man dannelse af kondensvand og den deraf følgende beskadigelse af bygningen eller skimmelvækst.

Mollier-diagrammet (Figur 3) viser luftens tilstand, hvad angår lufttemperatur og fugtindhold: Abscisseaksen er temperaturen og ordinataksen er luftens absolutte fugtighed. Kurverne viser luftens relative fugtighed (RH) i %, som er forholdet mellem luftens faktiske vanddampindhold og dens vanddampkapacitet (dvs. den maksimale mængde vanddamp luften kan indeholde) ved den temperatur.

Den relative luftfugtighed er således ca. 50 %, når lufttemperaturen er 0 °C (1,88 g/kg tør luft), men også ved 20 °C (7,26 g/kg tør luft). Luftmætningskurven er også kurven for 100 % relativ luftfugtighed. Det er her, kondensering starter. For eksempel er luften mættet ved 20 °C, når fugtighedsniveauet er 14,7 g/kg tør luft. Ved 0 °C er luften mættet, når fugtighedsniveauet er 3,77 g/kg tør luft. Disse to tal illustrerer det mulige kondensomfang.

Dugpunktet er den temperatur, hvor luften er mættet med vanddamp. Det er her, kondensering "starter". For eksempel vil der opstå kondensation i et tag eller indendørs vægforing (Figur 4 & 5), hvis den indendørs vanddamp kan migrere ind i isoleringen om vinteren, og hvis den når dugpunktstemperaturen. Det er denne situation, gode byggesystemer skal hjælpe med at undgå.

Figur 3: Mollier-diagrammet

Figur 4: Fugtighed og indendørs vægforing

Figur 5: Kondensation og kolde tage

Dugpunktsdiagrammet benyttes til at fastlægge dugpunktstemperaturer og til bedre at forstå de vigtige problemer, der er knyttet til kondensation med det formål at sikre bygningers holdbarhed. Der kan findes konverteringsprogrammer på internettet.

Eksempel 1: indeluftens tilstand, T= 21 °C, 50 % RH Luftfugtighedsniveauet er 7,7 g/kg tør luft. For denne værdi krydser vi kurven med 100 % relativ luftfugtighed, hvor T= 10,2 °C, som er dugpunktstemperaturen for denne lufttilstand.
Eksempel 2: indeluftens tilstand, T= 15 °C, 70 % RH Luftfugtighedsniveauet er 7,41 g/kg tør luft. For denne værdi er den relative luftfugtighed 100 %, når T når 9,6 °C, som er dugpunktstemperaturen for denne lufttilstand.
Eksempel 3: indeluftens tilstand ved en swimmingpool, T= 26 °C, og 65 % RH luftfugtighedsniveauet er 14,5 g/kg, og ved dette niveau er dugtemperaturen T=19,8 °C. Denne temperatur illustrerer, hvor væsentligt problemet med kondensation er ved swimmingpools og alle andre fugtige områder (køkkener, omklædningsrum, bruseområder osv.).