Condensatie in gebouwen

Wanneer en waarom zien we condensatie en vochtige muren?

Gilles Mugnier

Bouwen gebeurt tegenwoordig met technologisch geavanceerde middelen, o.a. op het vlak van materialen, luchtbehandeling en klimaatregeling. Toch is condensatie nog steeds een probleem voor de afwerking (blaasvorming van verf, loskomende tegels, vochtsporen en/of schimmelvorming na verloop van tijd), de bevestigingen (corrosie) en de thermische efficiëntie (prestatieverlies) van daken, gevels en zelfs vloeren. De oorzaken van condensatie vatten we hieronder samen in 5 punten.

Condensatie in gebouwen wordt in essentie beïnvloed door twee elementen: de temperatuur en de luchtvochtigheid. De temperatuur is een bekend gegeven, gemeten in °C of °K.

De meteorologische omstandigheden bepalen de buitentemperatuur. Binnen is de temperatuur afhankelijk van de toestand en de behandeling van de lucht in het gebouw: verwarming, ventilatie, gebruik van het gebouw.

De luchtvochtigheid staat voor de hoeveelheid vocht, in gasvormige toestand, in de lucht. Deze wordt uitgedrukt in absolute vochtigheid : g water in dampvorm / kg droge lucht. De luchtvochtigheid kan ook uitgedrukt worden in relatieve vochtigheid ten opzichte van een gegeven temperatuur : hoeveelheid vocht in de lucht uitgedrukt als percentage van de maximale vochtigheid in dampvorm bij deze temperatuur.

Schema 1: Verloop van de temperatuurcurve

In alle scheidingsconstructies, van een optimaal geïsoleerde wand tot enkel glas, vinden we bijvoorbeeld alle temperaturen tussen 20°C (binnentemperatuur) en 0°C (buitentemperatuur) terug. De overgang van 20°C naar 0°C verloopt niet abrupt. Er is een temperatuurcurve waarvan we het begin en het einde kennen. Het verloop ervan hangt af van de thermische kwaliteiten van de materialen waaruit de constructie bestaat en van de dikte ervan (zie schema 1).

Deze curve is onafhankelijk van de algemene thermische prestaties van de constructie, maar hangt af van de binnen- en buitentemperatuur en de relatieve prestaties van de samenstellende delen van de constructie.

Het vermogen van lucht om water in gasvorm te bevatten neemt toe naarmate de temperatuur stijgt en omgekeerd. Hoe warmer het is, hoe meer water in gasvorm de lucht kan bevatten. Hoe kouder het is, hoe minder water in gasvorm de lucht kan bevatten.

Voor elke gegeven temperatuur is er een hoeveelheid vocht, waarbij de lucht maximaal van vocht verzadigd raakt (relatieve vochtigheid van 100%). Voorbij dit punt gaat water in gasvorm over in een vloeistof (condensatie).

Voor elke hoeveelheid vocht in gasvorm in een gegeven volume is er een temperatuur, waarbij de lucht van vocht verzadigd is en het water begint te condenseren (dauwpunt temperatuur).

Voorbeelden:

In een klas, op het einde van de ochtend, stijgt door de dampproductie van de leerlingen de vochtigheid en de temperatuur van de lucht, waardoor de waterdamp op een bepaald moment condenseert op de binnenkant van het raam. De temperatuur daarvan is immers lager dan die van de lucht in de klas.

Condensatieproblemen bij daken en muren in de winter (vochtig verlaagd plafond, vroegtijdige corrosie, waterdruppels die op de grond vallen na sterke dalingen van de buitentemperatuur) komen vaak voor in schoollokalen, waar de vochtigheidsgraad bij koude buitentemperaturen regelmatig gedurende korte tijd toeneemt.
In de badkamer stroomt het warm water uit de kraan, de vochtigheidsgraad en de temperatuur stijgen en er vormt zich waterdamp op de spiegel die kouder is.
Er wordt een fles uit de koelkast genomen in de zomer: condensatie vormt zich aan de buitenkant van de fles.
's Morgens is de voorruit van onze auto bedekt met ijs. Aangezien het glas kouder is dan de buitenlucht, rekening houdend met de luchtvochtigheid en de temperatuurdaling, is de waterdamp niet alleen gecondenseerd, maar wegens de negatieve temperaturen is de condensatie bovendien bevroren.

Schema 2: Vochtoverdracht door een muur

Als de dichtheid van waterdamp groter is aan de ene kant van de muur dan aan de andere kant, oefent de damp een partiële druk uit op deze muur. Afhankelijk van de dampdoorlatendheid van de wand, migreert er meer of minder waterdamp in de wand naar buiten toe.

Het risico bestaat dat de migrerende waterdamp, indien die naar buiten toe in contact komt met steeds koudere temperaturen, zijn ‘dauwpunt' nadert: de temperatuur die overeenkomt met de temperatuur waarbij de aanwezige waterdamp verzadigd is, zodat er dauwvorming/condensatie optreedt.

Op die manier ontstaat er vocht in de constructie. Dit kan de samenstellende delen van de wanden, de energieprestaties, de bevestigingen... beïnvloeden.

Het Diagram van Mollier (schema 3) geeft de toestand van de lucht weer in functie van de eigenschappen ervan (temperatuur, vochtigheid): de x-as geeft de temperatuur weer en de y-as de absolute vochtigheid. De curves geven de relatieve luchtvochtigheid (in %) aan, d.w.z. de hoeveelheid vocht in de lucht ten opzichte van de maximale vochtigheid die de lucht bij deze temperatuur kan bevatten.

De relatieve vochtigheid is bijvoorbeeld 50% voor lucht bij (0 °C en 1,88 g water/kg droge lucht), maar ook voor lucht bij (20 ° en 7,26 g water/kg droge lucht). De verzadigingscurve is de curve van 100% vochtigheid. Dit is het begin van de condensatie. Bij 20 °C is de lucht bijvoorbeeld verzadigd, wanneer de lucht 14,7 g water/kg droge lucht bevat. Bij 0 °C is de lucht verzadigd met 3,77 g water/kg droge lucht. Deze twee cijfers illustreren de mogelijke reikwijdte van condensatiefenomenen.

De dauwpunttemperatuur is de temperatuur waarbij de waterdamp in de lucht verzadigd is. Dit is het 'begin' van de condensatie. Bijvoorbeeld, op het binnenblad van een ruit ontstaat er condensatie wanneer dit de temperatuur van dit glasblad lager is dan het dauwpunt die overeenstemt met de temperatuur van de kamer.

In een dak zal er condensatie zijn wanneer waterdamp kan migreren in de isolatie. In de winter zal deze op een bepaald moment in contact komen met koudere temperaturen en zijn dauwpunt naderen. Wanneer dat gebeurt zal condensatie optreden.

Schema 3: Diagram van Mollier

Schema 4: Vocht en binnenisolatie

Schema 5: Condensatie bij koud dak

Op basis van het dauwdiagram kunnen we de dauwpunttemperaturen bepalen en de belangrijke uitdagingen rond dit onderwerp beter begrijpen, zodat gebouwen langer meegaan. Er zijn handige 'converters' beschikbaar op het Internet.

Voorbeeld 1: toestand van de binnenlucht, T= 21 °C, R.V.= 50%. De lucht bevat 7,7 g water in gasvorm/kg droge lucht. Voor deze waarde wordt de curve van 100% gekruist bij T=10,2 °C, de dauwpunttemperatuur voor deze luchttoestand.
Voorbeeld 2: toestand van de binnenlucht, T= 15 °C, R.V.= 70%. De lucht bevat 7,41 g water in gasvorm/kg droge lucht. Voor deze waarde bedraagt de luchtvochtigheid 100% vanaf T=9,6 °C, de dauwpunttemperatuur voor deze luchttoestand.
Voorbeeld 3: toestand van de binnenlucht van een zwembad, T= 26 °C en R.V.= 65%. Er is 14,5 g water in gasvorm/kg droge lucht aanwezig. Bij dit vochtigheidsniveau is de dauwpunttemperatuur T=19,8 °C. Deze temperatuur illustreert het cruciale probleem van condensatiefenomenen in zwembaden en alle vochtige ruimtes . Denk hierbij aan keukens, kleedruimtes-douches, maar bv. ook aan industriële panden zoals papier- en melkfabrieken.