Kodėl pastato atitvarose susidaro kondensatas?

Gilles Mugnier

Didelė medžiagų įvairovė leidžia mums pasirinkti pačias moderniausias medžiagas pastato statybai, diegti efektyvias ir pažangias oro kondicionavimo sistemas. Tačiau kondensato kaupimasis pastato atitvarose (sienose, stoge, languose ir pan.) ir toliau išlieka didele problema – nuo jo kenčia apdaila (lupasi dažai, atsiklijuoja plytelės, atsiranda drėgmės dėmės), tvirtinimo elementai (korozija) bei šiluminės atitvarų savybės (sienų, stogų ir net grindų). Išskiriame penkias kondensato susidarymo priežastis.

Atitinkama temperatūra ir drėgmė - tai dvi dedamosios, kurios lemia kondensato susidarymą atitvarose. Temperatūra matuojama laipsniais Celsijaus (°C) arba SI sistemoje Kelvinais (K).>

Kaip žinia, išorinė temperatūra priklauso nuo oro sąlygų, o vidaus patalpų temperatūrą lemia šildymas, vėdinimas, pastato naudojimo sąlygos, žmonių skaičius patalpose ir kita.

Drėgmė yra vandens garų kiekis ore. Įprastai naudojame santykinės drėgmės terminą, kuris reiškia faktiškai esančių vandens garų kiekio santykį su galimu prisotintu vandens garų kiekiu ore, išreikštu procentais.

1 pav. Temperatūros kreivė

Temperatūra nesikeičia staiga, pavyzdžiui - nuo 20 °C iki 0 °C. Bet kurioje pastato atitvaros dalyje (nesvarbu, ar tai yra siena, ar langas) vyksta laipsniškas temperatūros kitimas ir kiekviename atitvaros taške bus vis kita temperatūra.

Temperatūros pokyčius lemia medžiagų, kurios sudaro pastato apvalkalą, šiluminės savybės ir storis (žr. 1 pav.). Tarkime, stogas: 20 cm storio stogo izoliacijoje bus didesni temperatūros svyravimai, nei 20 cm storio betono plokštėje, nes pastarosios šiluminė varža yra mažesnė.

Temperatūros kreivė priklauso nuo vidaus ir išorės temperatūros bei atitvarą sudarančių medžiagų šiluminių savybių.

Kuo šiltesnis oras, tuo daugiau vandens garų jame yra, ir atvirkščiai - kuo oras šaltesnis, tuo vandens garų jame mažiau. Šaltame ore didžiausias galimas garų slėgis yra mažesnis nei šiltame, taigi, šiltas oras turi daugiau vandens molekulių. Temperatūrai kylant, vanduo pradeda garuoti – kuo šiltesnis oras, tuo daugiau vandens molekulių išgaruoja.

Bet kokios temperatūros oras yra prisotintas, kai pasiekia didžiausią galimą vandens garų kiekį (t. y. jo santykinė drėgmė tampa 100 proc.). Už šios temperatūros ribų vandens garų perteklius tampa skysčiu, t. y. kondensuojasi. Ši temperatūra vadinama rasos taško temperatūra.

Pavyzdžiai:

Klasėje kvėpuodami mokiniai išskyrė vandens garus, todėl jų kiekis ore padidėjo. Be to, pakilo ir klasės vidaus oro temperatūra. Tam tikru momentu vandens garai, susilietę su už vidaus orą šaltesniu ir vandens garams nelaidžiu lango stiklu, pradės kondensuotis.

Žiemą mokyklos patalpose kondensato susidarymas ant lubų, sienų, langų nėra retas – jį sukelia drėgmės padidėjimas esant šaltam lauko orui.
Kai karštas vanduo teka iš čiaupo, vonios kambaryje padidėja vandens garų kiekis ir oro temperatūra, todėl aprasoja veidrodis.
Vasarą iš šaldytuvo ištraukus gėrimo butelį, jis aprasos – ant jo susidarys kondensatas.
Ryte kartais lauke randame automobilį su apledėjusiu priekiniu stiklu. Stiklas yra šaltesnis už aplinkos orą, todėl, kritus temperatūrai, vandens garai ne tik kondensuojasi, bet neigiamoje temperatūroje sušąla į ledą.

Pastato viduje esantys vandens garai per sienas, stogus ar kitas atitvaras skverbiasi į išorę, kur susiduria su vis žemesnės temperatūros oru. Todėl, jei lauke pakankamai šalta, jie gali kondensuotis. Kondensatas gali sumažinti pastato energinį efektyvumą, pažeisti atitvaros elementus ir pan.

2 pav. Drėgmės migracija per sieną

Kai vandens garų tankis vienoje sienos pusėje didesnis nei kitoje, siena patiria dalinio garų slėgio poveikį. Pasak graikų filosofo Aristotelio, „gamta nepakenčia tuštumos“, todėl, priklausomai nuo sienos laidumo vandens garams, didesnis ar mažesnis jų kiekis skverbsis per sieną į kitą pusę.

Vandens garai, migruojantys per sieną, veikiant vis šaltesniam orui, pasieks „rasos taško temperatūrą“.

Siekiant išvengti kondensato susidarymo, apšiltinti pastatai turi būti statomi mažinant šiluminių tiltelių įtaką, pasirenkant tinkamus šiltinimo sprendimus.

Mollier diagramoje (3 pav.) pavaizduota oro būklė esant skirtingai temperatūrai ir drėgmei: abscisės koordinatėje – temperatūra, ordinatėje – vandens garų kiekis gramais viename kilograme sauso oro. Kreivės rodo oro santykinę drėgmę (H.R.) procentais, t. y. ore esančių vandens garų kiekio ir šios temperatūros ore galinčio būti didžiausio vandens garų kiekio santykį.

Oro įsotinimo kreivė rodo 100% santykinės drėgmės (visiškai prisotinto) oro sąlygas. Pasiekus šią ribą prasideda kondensavimasis. Pavyzdžiui, 20 °C temperatūroje oras įsotinamas garų, kai drėgmės lygis pasiekia 14,7 g/kg sauso oro. 0°C temperatūroje oras įsotinamas garų, kai drėgmės lygis pasiekia 3,77 g/kg sauso oro. Šie du skaičiai iliustruoja kondensavimosi potencialą.

Rasos taškas yra temperatūra, kurioje oras tampa įsotintu vandens garų. Pasiekus šią ribą prasideda kondensavimasis. Pavyzdžiui, stoge ar vidaus sienos apdailoje (4 ir 5 pav.), garai pradės kondensuotis, jei žiemą patalpos oro vandens garai galės prasiskverbti į izoliacijos sluoksnį ir pasieks rasos taško temperatūrą. Tinkamai parinkus statybos būdą galima išvengti tokių situacijų.

Pavyzdžiui, iš diagramos matome, jog:

50 proc. santykinė drėgmė prie 0 °C temperatūros turi 1,88 g vandens garų 1 kg sauso oro
o 50 proc. santykinė drėgmė 20 °C temperatūroje - 7,26 g/kg sauso oro

Pavyzdžiui, oro įsotinimo kreivė rodo100 proc. santykinės drėgmės (tai yra visiškai prisotinto) oro sąlygas:

20 °C temperatūroje oras įsotinamas garais, kai drėgmės lygis pasiekia 14,7 g/kg sauso oro
o 0°C temperatūroje - kai drėgmės lygis pasiekia 3,77 g/kg sauso oro

Pav. 3 Mollier diagrama

4 pav. Drėgmė ir vidaus sienos

5 pav. Kondensavimasis ir stogai

Projektuojant išorines pastato atitvaras būtina įvertinti kondensato susidarymo riziką. Tam reikia nustatyti rasos taško temperatūrą pagal santykinę drėgmę ir temperatūrą. Atitvaros turi būti suprojektuotos taip, kad jose nesusidarytų kondensatas. 4 ir 5 paveiksluose pateikti keli pavyzdžiai.

1 pvz.: patalpos oro būklė: T = 21 °C, santykinė drėgmė (SD) 50 proc.. Drėgmės lygis yra 7,7 g/kg sauso oro. Šiomis sąlygomis, kertame 100 proc. santykinės drėgmės kreivę ten, kur T = 10,2 °C – tai ir yra tokios būklės oro rasos taško temperatūra.
2 pvz.: patalpos oro būklė: T= 15 °C, SD 70 proc.. Drėgmės lygis yra 7,41 g/kg sauso oro. Kertame 100 proc. santykinės drėgmės kreivę ten, kur T= 9,6 °C – tai ir yra tokios būklės oro rasos taško temperatūra.
3 pvz.: baseino patalpos oro būklė: T= 26 °C, SD 65 proc.. Drėgmės lygis yra 14,5 g/kg sauso oro. Rasos taško temperatūra – 19,8 °C. Ši temperatūra parodo, kokia didelė problema yra kondensato susidarymas baseinų ir kitose drėgnose patalpose (virtuvėje, persirengimo kambariuose ir pan.).