Artykuł dotyczy prawidłowego kształtowania wilgotności w pomieszczeniu na podstawie wstępnych wyników prowadzonych badań.
Krystian Kurowski*
*dr inż. Krystian Kurowski, Katedra Inżynierii Środowiska WBNS/UKSW
Żyjemy otoczeni świeżym, wilgotnym powietrzem. Przy czym przez „świeże” rozumiemy powietrze o odpowiedniej zawartości tlenu, niezbędnej w procesach życiowych, z kolei „wilgotne” oznacza, że zawsze jest pewien poziom wilgoci niezbędnej do życia.
Powietrze stanowi mieszaninę gazów – tlenu ok. 21%, 78% azotu, 1% innych – najczęściej obojętnych, jednocześnie w powietrzu znajduje się pewna ilość wilgoci (dochodząca miejscami i czasowo do kilku procent). Opisując skład powietrza, mówi się o tzw. „powietrzu suchym” w rzeczywistości niewystępującym. To właśnie możliwość gromadzenia się wody w powietrzu jest przyczyną krążenia jej w przyrodzie.
Wilgoć zawarta w powietrzu ma zarówno pozytywny wpływ (gdy jest jej „w sam raz”), ale również negatywny (gdy jest jej nadmiar lub niedomiar).
Prawidłowo funkcjonująca wentylacja (przy zapewnionym na odpowiednim poziomie stopniu ochrony cieplnej przegród) zapewnia odpowiednią wilgotność usuwając nadmiar wilgoci powstającej w pomieszczeniu, ale również nie powinna przesuszyć pomieszczenia co szczególnie dotyczy pory zimowej).
Wilgotność względna zalecana, nadmiar i niedobór
Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej wody może ono zawierać. Z punktu widzenia dobrego samopoczucia istotna jest wilgotność względna określająca % możliwego w danej temperaturze nasycenia.
Dla ludzi ze względu na skórę i płuca najlepiej, aby wilgotność względna kształtowała się w granicach 40–70%.
Maksymalna zawartość wilgoci oznacza, że powietrze osiąga wilgotność względną równą 100%. Warunki takie występują jednak rzadko i powodują dyskomfort przebywania w takich warunkach. W ciepły letni dzień (ok. 24°C) powietrze może zawierać do 2% wilgoci (tzn. na każdy kilogram przypada do 20 g wody).
Punkt rosy – temperatura, przy której para wodna zawarta w powietrzu na skutek schładzania osiągnie stan nasycenia (przy danym składzie i ciśnieniu powietrza). Zjawisko może powstawać zarówno w lecie, jak i w zimie (na masywnym elemencie budowlanym w przyziemiu – lato, lub mocno wychłodzonym, często przyokiennym elemencie budowlanym w zimie). Odpowiednie obniżenie zawartości wilgoci w pomieszczeniu spowoduje obniżenie prawdopodobieństwa wykraplania się wilgoci, co jest zjawiskiem niekorzystnym z punktu widzenia trwałości konstrukcji, jak też nawilżania przegrody i możliwości pojawienia się pleśni (na rys.1. T1 jest najbardziej pożądana).
Na wykresie i-x można zaobserwować, że podniesienie temperatury i wilgotności przyśpiesza pojawienie się temperatury punktu rosy (przy wyższych wartościach temperatury pojawia się możliwość wykraplania się wilgoci, dla T3=20°C i w3=60%, temperatura punktu rosy już przy T3’ = 11,5°C).
Zbyt duża wilgotność względna
Człowiek odparowuje dziennie ok. 2 litrów wody, szczególnie intensywne, gdy powietrze jest suche i wówczas wydaje się, że jest nam chłodniej. W przypadku dużej zawartości wilgoci w powietrzu, skóra staje się wilgotna (nie ma możliwości odparowania wilgoci do powietrza).
W przypadku pomieszczeń duże ilości wilgoci nieodprowadzanej przyczyniają się do zawilgocania przegród, a to w konsekwencji może prowadzić do degradacji elementów konstrukcyjnych i izolacyjnych. Woda przedostająca się do muru w zimnych miesiącach zamarza, przyczyniając się do rozsadzania ścian. Rozpuszczone w wodzie substancje mogą być agresywne chemicznie, co może z kolei prowadzić do korozji chemicznej.
Przyczyną problemów z wilgocią jest również zła izolacja termiczna ścian (chłodniejsza ściana, a więc szybsze wykraplanie się wilgoci). Konsekwencją nadmiaru wilgoci i wychłodzonych przegród może być pleśń na ścianach, która rozwija się głównie jesienią i zimą. Pleśń taka wywołuje nieprzyjemny zapach w pomieszczeniach i oddziaływuje toksycznie.
Zbyt mała wilgotność względna
W zimie wilgotność względna w pomieszczeniach niejednokrotnie jest za niska. Im niższa temperatura na zewnątrz, tym sytuacja może być gorsza, np. dla temperatury -20°C przy punkcie nasycenia może znajdować się 0,2% (2 gramy na kilogram) pary wodnej. Po podgrzaniu powietrza z dostępnych 2 gramów wilgoci uzyskuje się ok. 13% wilgotności względnej, co jest zdecydowanie za mało dla prawidłowego funkcjonowania w pomieszczeniu. Rzeczywista wilgotność względna powietrza wewnątrz pomieszczeń jest jednak wyższa, co spowodowane jest głównie dodatkową wilgocią wydzielaną przez mieszkańców, jak i uzyskiwaną podczas gotowania czy suszenia.
Dla przykładu w budynku o powierzchni 120 m2 znajduje się ok. 390 kg powietrza, zatem aby zapewnić wilgotność względną tego powietrza na poziomie 50%, należy odparować niemal 4 litry wilgoci.
Gdy wilgotność w budynku spada poniżej 30%, błona śluzowa układu oddechowego człowieka zaczyna wysychać, co spowodować może choroby gardła i górnych dróg oddechowych, a zanieczyszczenia łatwiej przedostają się do organizmu, unosi się bowiem większa masa kurzu i roztoczy. Powietrze suche wywołuje zbyt szybkie parowanie skóry i gwałtowne uczucie pragnienia. W bardzo wilgotnym powietrzu z kolei parowanie odbywa się zbyt wolno i odczuwa się duszące uczucie upału.
Suche powietrze negatywnie wpływa również na konstrukcję budynku i jego wyposażenie. Powoduje m.in. matowienie elementów drewnianych, czy pęknięcia.
Użytkowanie budynków
Badania prowadzone były w małym lokalu mieszkalnym „intensywnie użytkowanym”, z wentylacją naturalną, czyli w warunkach najbardziej narażonych na przekroczenia komfortu.
W badaniach wykorzystano dziesięciopunktowy, bezprzewodowy zestaw pomiarowy, pozwalający na pomiary parametrów mikroklimatu w różnych, charakterystycznych miejscach m.in.: na dole, środku i na górze pomieszczenia, przy oknie i przy wywiewniku, przy kuchni gazowej, w rogu pomieszczenia itd.
Wilgotność podczas normalnej eksploatacji pomieszczeń mieszkalnych (poza łazienkami, kuchniami) i cyklicznego wietrzenia nie zmienia się istotnie. Pozostaje ona na poziomie komfortu w zakresie 50–60% (późne lato/wczesna jesień) i 40–50% (w zimie przy niezbyt intensywnym wietrzeniu). Po nocy wilgotność wzrasta o ok. 10%, nie przekracza jednak najczęściej poziomu komfortu (ok. 65%). Niezbyt intensywne wietrzenie obniża wilgotność względną o kilka procent.
W budownictwie z wentylacją grawitacyjną konieczne jest okresowe wietrzenie (ze względu na wysoką szczelność okien). Wietrzenie zbyt krótkie nie pozwala na trwałe obniżenie wilgotności, co można zaobserwować na przebiegu wilgotności na rys. 3.
Jednak intensywne wietrzenie (w porze zimowej) może obniżyć wilgotność nawet o 20%.
Podczas gotowania wilgotność w pomieszczeniu wzrasta (odparowanie wody z naczyń), w początkowym okresie nawet o 20%. Zakończenie gotowania powoduje powolne obniżenie wilgotności w pomieszczeniu (podczas wymiany powietrza na drodze naturalnej).
Przy kuchni gazowej nie muszą występować najwyższe wartości wilgotności. Spowodowane to jest: podwyższoną temperaturą podczas gotowania, a jednocześnie usuwaniem wilgoci przez kratkę wyciągową występującą w okolicy kuchni.
Ciekawą obserwacją jest analiza procesu suszenia ubrań. Proces powoduje zwiększenie wilgotności względnej już w ciągu kilkunastu minut od kilku do ok. 10% i utrzymuje się następnie na ustabilizowanym stałym, wyższym poziomie. Analizując dokładniej proces suszenia, można powiedzieć, że wzrost zawartości wilgoci nie zachodzi gwałtownie, ani liniowo i składa się z kilku okresów. W pierwszym kilkunastominutowym wilgotność względna wzrasta o kilka procent.
Po 2–3 godzinach od rozpoczęcia osiągana jest wilgotność nieprzekraczająca 70%, następnie przez kolejne 2 godziny utrzymuje się na stałym poziomie, aby następnie ulegać systematycznemu obniżaniu się.
Podsumowanie i wnioski
Istnieje realna możliwość kształtowania poziomu wilgotności nawet w budynku z wentylacją grawitacyjną poprzez przewietrzanie.
Na wzrost wilgotności ma wpływ: obecność osób, roślin, gotowanie, pranie, suszenie…
Prowadzone badania pozwoliły potwierdzić przypuszczenie, że utrzymanie wilgotności na właściwym poziomie (40–60%) jest zdecydowanie prostsze niż utrzymanie odpowiedniego poziomu CO2 (nawet przy zamkniętym, niewielkim lokalu intensywnie użytkowanym).
Przebieg wilgotności w czasie w różnych punktach pomiarowych wykazuje się dużym podobieństwem. Mogą występować przesunięcia czasowe (emisja wilgoci przy kuchni gazowej po pewnym czasie dochodzi do czujnika przy oknie), jak też przesunięcie wartości w zależności od panującej temperatury (przy oknie zdecydowane podniesienie wartości wilgotności w stosunku do pozostałych czujników).
Obserwuje się wysokie i rosnące poziomy wilgotności w porze wieczornej i nocnej, jednak nie zostaje przekroczony poziom komfortu.
Z kolei uwzględniając lokalizację czujników pomiarowych, można sformułować wnioski:
– wilgotność względna przy oknie jest najwyższa (ze względu na niższą temperaturę); pomimo obniżonej temperatury wilgotność praktycznie jednak nie przekracza poziomu dopuszczalnego 70%;
– w górnej części pomieszczenia wilgotność jest niewiele wyższa niż na środku, wzrost wilgotności następuje tu jednak szybciej niż w punkcie reprezentacyjnym, jednocześnie podczas wietrzenia szybciej obniża się wilgotność;
– przebieg zmian wilgotności przy wywiewniku jest jednym z najniższym w pomieszczeniu. Podwyższona temperatura obniża wilgotność w pomieszczeniu, jednocześnie wilgoć usuwana jest przez wywiewnik z pomieszczenia. Zwiększone poziomy wilgotności występują jedynie w momencie otwierania okien do wietrzenia, kiedy to „szybują do poziomów” przekraczających nawet 80%.