Épületfizikai alapismeretek, páradiffúzió és felületi vízfelvétel
Az épületfizika alapfogalmainak ismerete a festő szakmunkás számára elengedhetetlen feltétele a helyes anyagkiválasztásnak, különösen a homlokzati munkák területén. Minden jól képzett festőnek ismernie kell a páradiffúzió fogalmát, a felületi vízfelvétel, a CO2-áteresztő képesség jelentőségét, valamint a külső hőmérséklet változásainak hatását az épített szerkezetekre. Sokszor hallani a szakmában azt a helytelen megfogalmazást, hogy „lélegző” festéket kíván a megrendelő, és igazán ő sem tudja, hogy mit is kell érteni ezen.
Páradiffúzió
A diffúziós jelenségekkel a fizika, ezen belül pedig a termodinamika foglalkozik. A páradiffúzió megértéséhez azonban nincs szükségünk mélyreható termodinamikai magyarázatra: a folyamat lényegében nagyon egyszerűen vázolható. A vízgőz, azaz a vízpára koncentrációja a szabad térben és az épületen belül, a lakóhelységekben nem azonos. A diffúzió általános törvényei értelmében a koncentrációkülönbség a két hely között igyekszik kiegyenlítődni, azaz a teljes épületszerkezeten keresztül, amely többnyire porózus anyagból készül, a pára „elindul” a magasabb koncentrációjú térből az alacsonyabb koncentrációjú tér felé.
Ez azt jelenti, hogy az épület falán, a falakon lévő bevonatokon keresztül, vízgőzáramlás indul el a koncentrációkiegyenlítődés érdekében. Ez a folyamat általában a belső helységekből a szabad tér felé intenzív, mivel a lakóterekben szinte minden esetben nagyobb a vízgőz-koncentrációja, mint a szabad térben. Ahhoz, hogy ezt az áramlást ne akadályozzuk meg, minden építőanyagnak megfelelő mértékben kell a pára áteresztésében részt venni. Amennyiben valamelyik réteg akadályozza a vízpára áramlását, diffúzióját, annak a szerkezetnek a határoló felületén meg fog nőni a vízgőz parciális nyomása, ami azzal jár, hogy a vízgőz állapota megváltozik: kondenzálódik, azaz folyadékállapotú vízzé alakul.
Ez a már folyadék állapotú víz „átnedvesíti” az építőanyagot, ezáltal lehetővé teszi a téli időszakban a fagyáskárok létrejöttét a homlokzati oldalon, de a nem megfelelő páradiffúziójú rétegek határfelületein a megnövekedett parciális nyomás miatt tapadási problémák is felléphetnek: a rossz páradiffúziós tulajdonságokkal rendelkező réteg a kialakult nagy gőznyomás hatására leválik. Ez különösen tapasztalható abban az esetben, ha az épület vízszintes szigetelése meghibásodik, a szerkezet a talajból vesz fel a normálisnál lényegesen több vizet, ami a belső vagy a külső oldalon az alkalmazott bevonatokon keresztül már nem tud a légtér felé elpárologtatni.
Egy bevonat páradiffúzióját a gyártók a páradiffúziós ellenállással, a páradiffúziós ellenállási számmal vagy az egyenértékű légréteg vastagsággal jellemeznek. A bevonatok páradiffúzióját szabványosított mérési technikával lehet több-kevesebb pontossággal meghatározni. A mérés pontossága nagymértékben függ az alkalmazott eljárástól.
- Csapvíz mennyire lehet ártalmas?
- Jacuzzik, forró vizes medencék veszélyei
- A kert vízellátása- mikor és hogyan locsoljunk?
Ezek a cikkek is érdekelhetnek:
A leggyakoribb mérési technika az, hogy a réteget ismert páradiffúziós tulajdonságú hordozóra, pl. szűrőpapírra hordják fel, a szűrőpapírt légmentesen egy pohárra ragasztják, a pohár alján szilikagélt helyeznek el, amely biztosítja azt, hogy a szilikagél és a szűrőpapír bevonatlan oldala között a relatív légnedvesség 0 % legyen. A poharat 20 °C-os telített vízgőzt tartalmazó térbe helyezik, és folyamatosan mérik a tömegének növekedését. A tömegnövekedés abból adódik, hogy a bevonattal ellátott szűrőpapíron vízgőz diffundál át, amit a szilikagél megköt.
1. sz. ábra
Egyensúlyi állapot alakul ki, amely után számítható a páradiffúziós ellenállás, a páradiffúziós ellenállási szám vagy az egyenértékű légrétegvastagság. A páradiffúziós ellenállás megadja, hogy időegység alatt a mérési körülmények által meghatározott nyomáson, adott rétegvastagságú bevonat egységnyi felületén mennyi vízpára képes áthaladni. Dimenziója: kg/m2.h Pa. Ez az érték sajnos minden esetben függ a méréskor alkalmazott rétegvastagságtól, így a páradiffúziós tulajdonságok összehasonlítására csak akkor alkalmas, ha ismerjük a mért réteg vastagságát, és átszámoljuk a különböző mért értékeket azonos rétegvastagságra.
Jobban összehasonlítható adatot kapunk, ha a páradiffúziós ellenállási számmal jellemezzük bevonatainkat. A páradiffúziós ellenállási szám azt mutatja meg, hogy egy adott bevonat mennyivel nagyobb ellenállást jelent a vízpára számára, mint az azonos rétegvastagságú levegő ellenállása. Ez az érték természetéből adódóan dimenzió nélküli szám, és anyagi jellemző. Alkalmas különböző termékek páradiffúziós tulajdonságainak megfelelő összehasonlítására, sőt páratechnikai és hőtechnikai méretezésre is. Jele: μ
Az egyenértékű légréteg vastagság azt mutatja meg, hogy az adott anyag páradiffúziós ellenállása milyen vastagságú levegőréteg páradiffúziós ellenállásával azonos nagyságú. Ez a szám szintén anyagi jellemző, és jó tájékozódási alapot nyújt a különböző termékek páradiffúziós tulajdonságainak összehasonlításához. Jele: sd, dimenziója: m.
Felületi vízfelvétel
Az építőanyagokat nem csak a szerkezeten keresztüldiffundáló és esetleg kondenzálódó vízpára fenyegeti, hanem a homlokzatokat károsíthatja az időjárási hatásokra (eső, hó, köd) a felületre lecsapódó és a bevonatokon keresztül a felületbe jutó folyadékállapotú víz is. Még a műanyag rétegek – a diszperziós festékek – is rendelkeznek mérhető felületi vízfelvétellel. Ez a víz képes az ásványi hordozószerkezetek pórusaiba jutva megfagyni, és mivel a jégkristályok térfogata jelentősen nagyobb, mint a folyadékállapotú vízé, ott a térfogat-növekedésből adódóan károsítja a bevonatot hordozó felületeket, pl. vakolatok, betonfelületek.
Felületi vízfelvétel minden homlokzati bevonat anyagának – és ezzel összefüggésben a kivitelezésnek – fontos mérőszáma. Nemcsak anyagi jellemző, hanem nagymértékben függ a kivitelezés minőségétől, azaz attól, hogy az adott termékből milyen folytonos réteget hordtunk fel a felületre. Minél víztaszítóbb anyagú (hidrofób) a bevonat és minél összefüggőbb a felhordott réteg annál kisebb lesz a felületi vízfelvétel, annál kevésbé károsítja az eső, a hó vagy a páralecsapódás a homlokzati felületet.
A kismértékű felületi vízfelvétel nem feltétlenül jelent nagyobb páradiffúziós ellenállást, hiszen a vízfelvétel a folyadék állapotú víz behatolásával van összefüggésben, a páradiffúziós ellenállás pedig a gáz állapotú, azaz légnemű vízgőzzel kapcsolatos fizikai jelenség. A felületi vízfelvétel egyszerűen mérhető: a mérő eszköz lehet egy adott felületű ml-es osztással ellátott mérőpipa.
2. sz. ábra.
Szén-dioxid (CO2)-áteresztő képesség
A bevonatoknál, különösen, ha vakolt felületre kell felhordani azokat – fontos, hogy a levegőben lévő CO2 gázt átengedjék. Erre az anyagra a mész és a mészcement kötőanyagú vakolatok esetében a vakolat megkötéséhez feltétlenül szükség van. Amennyiben a szén-dioxid-áteresztő képesség nem megfelelő, a vakolat csak igen lassan tud megkötni, szélsőséges esetben meg sem köt. Emiatt fontos, hogy frissen vakolt felületeket csak 2-3 héttel a vakolás után vonjunk be, és addig szabadon álljanak. Ettől csak a jó CO2-áteresztő képességű bevonatok esetében lehet eltérni, de minden esetben vegyük figyelembe a gyártó előírásait.
Betonfelületek bevonásánál azokat az anyagokat tudjuk megfelelő minőségben alkalmazni, amelyek kifejezetten záró tulajdonságúak a CO2-dal szemben. Ennek az az oka, hogy a betonkő erősen lúgos tulajdonságú, és ez a tulajdonsága teszi lehetővé azt, hogy a betonvas ne tudjon korrodálni a vasbeton készítése után. Amennyiben ezt a lúgos kémhatást a levegő szén-dioxidja, amely vizes közegben gyengén savas tulajdonságú, lerontja és egy határérték alá csökkenti megszűnik a védőhatás és a betonvas korrodálódni kezd.
A korróziós termék, a rozsda, a térfogat-növekedés hatására a beton felületét megrepeszti, felületi leválásokat, meghibásodást okoz. Tehát vakolt felületek esetében a CO2 áteresztés a bevonatok előnyös tulajdonsága, vasbeton szerkezet esetén ez kifejezetten hátrány.
Hőtechnika
Az emberek az ősidők óta építenek házakat abból a célból, hogy az időjárás viszontagságaitól megvédjék magukat. A téli hideg időben mindenki a meleg otthonokba húzódik. A külvilág zord időjárásától az épület falai védik meg a bent tartózkodókat, a belső tér melegét. A hő az épületek falain keresztül főképpen hővezetéssel áramlik a melegebb belső tér felől a hideg oldal felé. (3. sz. ábra)
Az ábrán a hőmérséklet változása követhető egy falszerkezeten belül utólagos hőszigetelés nélkül és utólagos hőszigetelés után. A világoskékre színezett rétegek a fal szerkezetén lévő bevonatok. A belső tér hőmérséklete általában 20 °C-ra méretezett, a külső tér hőmérséklete a téli időben a magyar szabvány szerint -2 °C-ra méretezett. Általánosságban kijelenthető, hogy egy falszerkezet akkor van jól méretezve hőtechnikai szempontból, ha a hőmérsékleti görbe és a páradiffúziós görbe nem metszi egymást a szerkezeten belül. A görbék metszéspontján a vízpára lecsapódik, és átnedvesíthetni a szerkezetet. Tehát a páradiffúziós adatok alapvető fontosságúak a hőtechnikai méretezés szempontjából.
3. sz. ábra
Egy épületszerkezet hőtechnikai tulajdonságait nemcsak utólagos hőszigeteléssel, hanem megfelelő vastagságú és hőtechnikai tulajdonságú épületszerkezeti elemekkel, pl. jó minőségű és korszerű téglaszerkezettel is lehet javítani. Az épületek hőtechnikai méretezése az épületfizikusok ill. az épületgépészek feladata. A pontos számításokat számítógépes programok segítik.