Hva forårsaker kondens og befuktning i bygninger?

Gilles Mugnier

Det er nå mulig å lage bygninger som er i det aller nyeste i teknologien når det gjelder materialer, luftbehandling og luftkondisjonering. Kondens i klimaskjermen (vegger, tak, vinduer osv.) fortsetter imidlertid å være en kilde til problemer. Den påvirker finishen, festene samt den termiske effektiviteten til tak, fasader og til og med gulv.

I utgangspunktet finnes det to typer data som er knyttet til kondens i bygninger: temperatur og fuktighet.

Temperatur, målt i ° C eller K, er velkjent. Utvendig er dette knyttet til værforhold. Innvendig avhenger temperaturen av tilstanden til bygningens luft og hvordan luften behandles (f.eks. oppvarming, ventilasjon, bygningsbruk). Fuktighet er mengden vanndamp eller fuktighet som finnes i luften.

Vanndamp er den gassfasen til vann. Fuktighet kan også uttrykkes som relativ fuktighet ved en gitt temperatur (det vil si mengden faktisk vanndamp som finnes i luft uttrykt som en prosentandel av den totale mengden damp luften kan inneholde ved samme temperatur).

Figur 1: Temperaturkurver

Temperaturen går ikke bare fra 20 °C til 0 °C på én gang. I alle typer klimaskjermer, enten det er en meget godt isolert vegg eller bare et enkelt vindu, er alle temperaturer mellom 20 C og 0 C mulig. Det er en temperaturkurve. Vi vet hvor denne kurven starter og slutter. Temperaturendringer avhenger av de termiske egenskapene og tykkelsen på materialene som brukes til å konstruere klimaskjermen (se figur 1).

Med tak, for eksempel, er det større variasjon i temperaturen i et 20 cm tykt isolasjonsmateriale enn i en 20 cm tykk betongplate, siden sistnevnte er mindre effektiv når det gjelder termisk motstand. Denne kurven er uavhengig av klimaskjermens generelle termiske ytelse, men avhenger heller av innendørs- / utendørstemperaturer samt den relative ytelsen til bestanddelene.

Jo varmere været er, jo mer vanndamp kan luften inneholde. Omvendt, jo kaldere vær, jo mindre vanndamp kan luften inneholde. Dette skyldes det såkalte damptrykket: vannmolekyler – eller vanndampmolekyler – i luften holdes sammen av dette trykket.

I kald luft er det maksimalt mulige damptrykket lavere enn i varm luft. Dermed kan flere vannmolekyler absorberes i varm luft. Vann har den egenskapen at det fordamper fra en overflate med økende varme. Jo høyere temperaturen er i luften, jo flere vannmolekyler fordamper.

For en gitt temperatur er luften mettet når den inneholder den maksimale mengden vanndamp den kan inneholde ved denne temperaturen (det vil si den relative fuktigheten er 100 %.). Etter denne temperaturen blir vanndampen flytende (dvs. kondens).

Eksempler:

I et klasserom, hvor elevene svetter og puster hele morgenen (dvs. produserer damp), vil mengden vanndamp i luften samt lufttemperaturen ha økt, og på et tidspunkt vil denne dampen kondensere ved kontakt med innsiden av vindusruten, som har en temperatur som er kaldere enn luften i klasserommet. Kondensproblemer på tak eller vegger om vinteren (f.eks. befuktede falske tak, for tidlig korrosjon, vanndråper som faller på gulvet etter plutselige fall i utetemperatur) er ikke uvanlig på skoler, som er spesielt utsatt for sporadisk høy fuktighet ved kalde utetemperaturer.
Når varmt vann forlater varmtvannskranen, øker dampmengden og temperaturen, noe som gjør at det dugger på speilet.
En flaske som tas ut av kjøleskapet om sommeren: Det dannes kondens på utsiden av flasken.
Om morgenen finner vi noen ganger is på bilens frontrute. Siden frontruten er kaldere enn uteluften, og gitt forekomsten av vanndamp i luften kombinert med temperaturfallet, vil dampen ikke bare kondensere, den vil også fryse under null grader.
I vegger: Hvis den innvendige fuktigheten i vegger fortsetter å migrere mot utsiden, vil det møte stadig kaldere temperaturer, og kan derfor kondensere hvis det er kaldt nok ute. Dette vil føre til dannelse av kondensater. Slike kondensater kan påvirke energiytelsen og skade veggelementer og fester osv.

For en gitt mengde vanndamp innenfor et gitt luftvolum finnes det en temperatur hvor luften blir mettet og hvor kondens derfor vil begynne å ta form. Dette er kjent som duggpunkttemperaturen.

Figur 2: Migrasjon av vanndamp inn i vegg

Når vanndamptettheten er høyere på den ene siden av en vegg enn på den andre, vil veggen bli utsatt for delvis damptrykk. Med Aristoteles' ord, «naturen misliker vakuum», og avhengig av veggens damppermeabilitet, vil mer eller mindre vanndamp migrere inn i veggen for å nå utsiden. I visse tilfeller er det fare for at dampen, hvis den utsettes for stadig kaldere temperaturer når den migrerer utover, vil nå det som ofte kalles «duggpunktet».

Luft kan absorbere mer vanndamp med økende temperatur. Når temperaturen på et byggemateriale eller luften faller, hvor den relative fuktigheten på 100 % er nådd, presipiterer den overflødige vanndampen i form av kondensvann. Grenseområdet kalles duggpunktet.

Godt isolerte bygninger bør bygges på en slik måte at duggpunkttemperaturen på og i bygningskomponenten ikke faller under (f.eks. unngå varmebroer). Dannelsen av kondensvann og den resulterende bygningsskaden eller muggdannelsen vil da unngås.

Mollier-diagrammet (figur 3) viser lufttilstanden med hensyn til lufttemperatur og fuktighetsinnhold: i abscisse er temperatur og i ordinat den absolutte luftfuktigheten. Kurvene viser den relative fuktigheten (R.H.) av luft (i %), som er forholdet mellom luftens faktiske vanndampinnhold og vanndampkapasiteten (det vil si den maksimale mengden vanndamp luften kan holde) ved denne temperaturen. Relativ fuktighet er derfor ca. 50 % når lufttemperaturen er 0 °C (1,88 g/kg tørr luft), men også ved 20 C(7,26 g/kg tørr luft).

Luftmetningskurven er også kurven til 100 % relativ fuktighet. Dette er når kondensen begynner. Luften er for eksempel mettet ved 20 C når fuktighetsnivået er 14.7 g/kg tørr luft. Luften er mettet ved 0 C når fuktighetsnivået er 3,77 g/kg tørr luft. Disse to tallene illustrerer den mulige utstrekningen av kondensen.

Duggpunktet er temperaturen der luft er mettet med vanndamp. Det er her kondensen «begynner». Hvis for eksempel kondens oppstår, i et tak eller en innvendig veggforing (figur 4 og 5), vil kondens oppstå hvis den innvendige vanndampen kan migrere inn i isolasjonen om vinteren, og hvis den når duggpunkttemperaturen. Det er dette gode konstruksjonssystemer må bidra til å unngå.

Figur 3: Mollier-diagrammet

Figur 4: Humidity and interior wall liners

Figur 5: Condensation and cold roofs

Duggpunktdiagrammet brukes til å fastsette duggpunkttemperaturer og for å bedre forstå de viktige utfordringen knyttet til kondens med en henblikk på å sikre bygningers holdbarhet. Du finner brukervennlige omformere på Internett.

Eksempel 1: innelufttilstanden, T= 21° C, 50 % R.H. Fuktighetsnivået er 7,7 g/kg tørr luft. For denne verdien krysser vi kurven av 100 % relativ fuktighet der T = 10,2 C, som er duggpunkttemperaturen for denne lufttilstanden.
Eksempel 2: innelufttilstanden T = 15 C, 70 % R.H. Fuktighetsnivået er 7,41 g/kg tørr luft. For denne verdien er relativ fuktighet 100 % når T når 9.6 C, som er duggpunkttemperaturen for denne lufttilstanden.
Eksempel 3: innelufttilstanden for et svømmebasseng, T = 26 C og 65 % R.H. Fuktighetsnivået er 14,5 g/kg og på dette nivået er duggtemperaturen T = 19,8 C. Denne temperaturen illustrerer hvor viktig problemet med kondens er i svømmebassenger og alle fuktige områder (kjøkken, dusjer i garderober osv.).