VGF 2019.5. Épületszerkezeti és épületgépészeti termográfia V.
Eric Rahne, okl. villamosmérnök, 3-as szintű akkreditált termográfiai szakértő (PIM Kft.)
Cikksorozatunkban a termográfia elképesztő sokoldalúságába és elméleti, illetve gyakorlati korlátaiba igyekezünk bepillantást adni Rahne Eric „Termográfia – elmélet és gyakorlati méréstechnika” című, 650 oldal terjedelmű szakkönyvéből merítve. A jelen cikkben azzal foglalkozunk, hogy az épületekben nemcsak a hőhidak és nem-kívánt levegőáramlások okozta hőmérséklet-eltérések jelentenek gondod önmagukban, hanem az ezekkel összefüggésben fellépő vízgőz-szállítások, páralecsapódások következményeként fellépő penészesedések vagy akár szerkezeti átnedvesedések is.
Vízzel és vízgőzzel kapcsolatos épületkárok felfedezése termográfiával
Tény, hogy egy lakóépületben az életvitelszerű használat során folyamatosan keletkezik pára, vízgőz. Ebben szerepet játszik a légzésünk, személyenként és óránként nyugalomban 20 … 70 gramm, fizikai terhelés esetén akár 200 … 300 gramm vízpárát jelent. A főzés, a mosás és a fürdés/zuhanyzás óránként akár 800 … 2000 gramm vízpárát eredményezhet. Ne feledkezzünk el a háziállatokról, szobanövényekről sem, mivel méretüktől függően egyedenként és óránként 5 … 30 gramm vízpárát termelhetnek. Ez a vízgőz, pára az épületen belüli levegőbe jut, melynek páratatalma így szellőzés vagy egyéb páracsökkenő folyamat hiányában folyamatosan növekszik.
A levegő azonban vízgőzt, párát csak korlátozott mértékben tud felvenni, illetve magában tartani. Ez a képesség a levegő hőmérsékletétől függ. Mivel a levegő és a vízgőz is saját tömeggel rendelkezik, a légköri nyomás a levegőnyomás és az ún. páranyomás összegéből alakul ki. A páranyomás akkor a legnagyobb, amikor a levegő vízgőzzel telítődik, tehát az adott hőmérsékleten a már benne lévőn túl nem tud több vízgőzt felvenni.
Harmatpontnak azt a hőmérsékletet nevezzük, amelyre állandó nyomás mellett lehűtve a levegő telítetté válik. A gyakorlatban ez tehát az a hőmérséklet, mely alatt a levegőben lévő pára kondenzál és kondenzvízként lecsapódik az ezzel azonos hőmérsékletű felületeken. Ez a párakicsapódás természetesen egy fal vagy hőszigetelő anyag belsejében is megtörténhet, hiszen egyrészt a legtöbb építőanyag valamilyen mértékű levegő, ill. páraáteresztő, páradiffúziós képességgel bír, másrészt a külső és belső hőmérséklet gradiense pont a falban lépheti át a harmatponthoz tartozó hőmérsékletet. A legtöbb páralecsapódás illetve páradiffúziós probléma és épületkár ezzel az összefüggéssel magyarázható.
Minél nagyobb a páranyomások különbsége és minél kisebb az anyag páradiffúziós ellenállása, annál intenzívebb vízgőzszállítás megy végbe a kisebb páranyomású tér felé. Az anyagok δ páradiffúziós tényezője vagy a belőle készült réteg RP páradiffúziós ellenállása, hasonló a hővezetési ellenálláshoz, anyagspecifikus adatként kezelhető. Létezik még egy µ páradiffúziós ellenállás viszonyszám is, mely a levegő páradiffúziós ellenálláshoz viszonyított módon adja meg a mindenkori anyag relatív páradiffúziós képességét. Ez esetben ez egy mértékegység nélküli arányszám (1. táblázat).
Általában a minél kisebb pórusszerkezetű, többnyire a minél nagyobb sűrűségű anyagok rendelkeznek a legnagyobb páradiffúziós ellenállással. Egyéb szempontból hasonló anyagok esetében a zárt pórusú anyagok a nagyobb ellenállásúak a nyílt pórusúakkal szemben.
Ha már anyagjellemzőket tárgyalunk, akkor vizsgáljunk meg még egy másik, kapillaritásnak illetve hajszálcsövességnek, vagy nem tudományosan szivacshatásnak is nevezett, építészetileg fontos jelenséget is. A legtöbb építési anyag számottevő kapillaritással rendelkezik, mely gyakorlatilag az anyag vízfelszívó képességét jellemzi. E tulajdonságban szerepet játszik az anyag porozitása, a víz kohéziós erőhatása vagy felületi feszültsége és a vízmolekulákat egymáshoz vonzó adhéziós erőhatások. Megfelelő kis pórusokat feltételezve ezek az erők nagyobbak lehetnek a gravitációs erőnél, így a víz a kapilláris hatásnak köszönhetően felfelé is „szivároghat” az anyagokban.
Általánosan elmondható, hogy az anyag porozitásával és a pórusok finomságával nő a kapilláris hatás. Az anyag minél nagyobb sűrűsége és pórusmentessége pedig csökkenti a kapillaritást. Ennek megfelelően például átlagosan 1 µm pórusokkal rendelkező betonba akár 15 m magasságig is felkúszhat kapilláris víz, jól kiégetett, átlagosan 0,1 µm pórusú kisméretű téglákba viszont csak 1,5 m magasságig.
Víz és vízgőz által keletkező épületkárok
Az épület tervezési, kivitelezési, anyagöregedési, valamint épület-üzemeltetési hibáinak sokfélesége közül leggyakoribbak a vízzel kapcsolatos károk. A következő lehetnek ezek okozói:
- a víz kapilláris hatása miatti vízfelszívódás
- harmatpont alá lehűlő, kiáramló belső levegő miatti kondenzvízzel való átnedvesedés
- külső környezeti vízhatások, beázások, elöntések bekövetkezése
- épületgépészeti meghibásodások, szivárgások, csőtörések előfordulása
- nem megfelelő épület-üzemeltetés, helytelen fűtés-, szellőzés-, bútorozás-, erős páratermelés
A keletkező károk pedig sokfélék és többnyire igen súlyosak:
- csökkenő hőszigetelő képesség
- csökkenő szilárdság (például gipszkarton, gázbeton)
- korrózió (például vasbetonban)
- fagykárok (nedves építőanyagok szétfagyása)
- sók kihordása a felületre (kivirágzás, salétrom)
- faszerkezetek rothadása
- páralecsapódás, penészesedés
A fenti problémák szinte mindegyike vagy a hőszigetelési képességek megváltozása, vagy a víz jelenléte esetében fellépő párolgási hőelvonás miatt valamilyen hőhatással jár. Megfelelő termikus felbontású hőkamerát feltételezve ezek a hibák termográfiai eszközökkel lokalizálhatók és azonosíthatók.
Páralecsapódás, penészesedés kimutatása termográfiával
Lakóépületek egyik gyakori hibajelensége a páralecsapódás és a legtöbb esetben az ezzel együtt járó penészesedés. A páralecsapódás fizikai okait az előzőekben tisztáztuk, itt már csak arra térünk ki, hogy milyen épületszerkezeti, hőszigetelési vagy éppen épület-üzemeltetési okai lehetnek a páralecsapódásnak és a penészesedésnek.
A páralecsapódás lehetséges okai:
- geometriai hőhíd (elsősorban a szoba sarkain vehető észre)
- hiányos hőszigetelés (áthidalók, födém, betonkoszorú)
- légtömörségi hibák (hőszigetelésben keletkező kondenzvíz)
- az épület rossz üzemeltetése (nem elegendő fűtés vagy szellőztetés)
- nem tervezett páraképző technológiák üzemeltetése (üzemek esetében)
A felületeken lecsapódó párán penészgomba akkor telepedhet meg, ha a következőben felsorolt feltételek legalább 3 – 7 napig fennállnak:
- 15 … 35 °C közötti hőmérsékletű, magas relatív páratartalmú levegő (70 … 100%)
- nedvesség (folyamatos) jelenléte (beázás, kondenzvíz …)
- szerves táptalaj pH2 … pH10 kémhatással (ehhez elegendő megtapadó levegő-szennyeződés is)
- gombaspóra és oxigén (mindkettő a levegőben jelen van), valamint fény
Ezek alapján tehát elmondható, hogy minden olyan esetben, amikor termográfiai eszközökkel ki tudjuk mutatni egy-egy hőhíd jelenlétét, párakicsapódás is történik, ha az érintett felület hőmérséklete a harmatpontnál alacsonyabb. Ennek megállapításához természetesen el kell végeznünk a levegő hőmérsékletének és relatív páratartalmának mérését is. Erre ma már sokféle és igen kedvező árfekvésű kézi-műszer használható, tehát különös nehézségeket ez nem okozhat.
Páradiffúzióval, páraszállítással kapcsolatos problémák kimutatása termográfiával
A lakótérben keletkező pára legnagyobb része a szellőzéssel távozik, illetve azzal kellene távoznia. Az egyes építőanyagok eltérő páradiffúziós tulajdonságai miatt természetesen rajtuk keresztül is történik párakiegyenlítés a bel- és kültér között. Jó tervezés esetén a páradiffúzióval az építőanyagba jutó pára esetén a kialakuló hőmérsékletesés következtében vagy egyáltalán nem fordul elő a harmatponti hőmérséklet az anyagban, vagy az anyagnak van lehetősége kiszáradnia.
Gond akkor van, ha a diffúzióval az anyagba jutó pára nem tud kifelé kiszáradni, vagy a burkolati rétegrendben a párafékező szerepet ellátó réteg sérült, esetleg egész egyszerűen hiányzik. Ugyanis már a legkisebb párafékező sérülés, például két fóliapálya hibás egymáshoz illesztése esetében az érintett anyag, többnyire hőszigetelő réteg lokális átázásához vezet. Az előző ábrán látható tetőn keresztül télen naponta nagyságrendileg 1 g/m2 vízgőz jut a szabadba, a benne lévő hőszigetelési rendszerhez tartozó párafékező sérülésén keresztül pedig majdnem 4 g/mm2. Ez felületarányosan tehát majdnem 4 milliószor annyi, mint a hibamentes rétegrend páraáteresztése.
A következő hőképpélda egy közbenső hőszigeteléssel ellátott kettős hullámlemez oldalfalakkal határolt, eredetileg raktárnak épült ipari csarnokot mutatja. A belé telepített termelés kifejezetten nagy mennyiségű vízpára-keletkezéssel járt, mely miatt a csarnokon belül alig 10 m látótávolságú köd képződött. A vízgőzzel tehát teljesen telítődött belső levegő ezután megfelelő szellőztetés hiányában a külső falak egyáltalán nem légtömör hullámlemez-illesztésein keresztül távozott az épületből. A kiszivárgó levegő pedig lehűlt, és a benne levő vízgőz pont a szigetelőanyagban kondenzálódott. A látható teljes átázás lett az eredménye.
Az első sor jobb oldali hőképe egy másik ipari csarnok tartópillér-tetőszerkezet környékén fennálló hőhíd miatt bekövetkező kondenzálásra utal. Itt a külső burkolat mögött áramló levegő hirtelen lehűt és az ezért fellépő párakicsapódás áztatta a hőszigetelést.
A második sor bal oldali hőképe a tetőtér-kiépítés egyik gyakori hibáját illusztrálja. Van hőszigetelés és párafékező fólia is, de a kivitelezés során a fólia egy kis helyen nem lett megfelelően rögzítve a falhoz vagy a következő fóliapályához. Itt tehát kijut a nedves belső levegő a kültérre, és a lehűlése alatt bekövetkező vízpára-kondenzálódás a hőszigetelés vizesedéséhez, sőt a tetőbeázáshoz hasonló vízmennyiségű burkolat-átnedvesedéshez is vezet. Nincs ez másképp a második sor jobb oldali hőképen látható esetben sem. A tetőtérburkolat hiányosan légzáró kivitelének következtében a felszáll meleg nedves levegő lehűlése után kondenzvíz-tócsát eredményez.
Kapilláris nedvesség illetve beázások felismerése
A termográfiai vizsgálat során felfedezhető az elpárolgó nedvesség által okozott hőelvonás, elpárolgási hőmennyiség miatt fellépő hőmérséklet-csökkenés. A mérés természetesen különösen jó termikus felbontású hőkamerát igényel. Ezzel a módszerrel a következő hibajelenségek találhatók meg:
- földből feláramló vagy beszivárgó, kapilláris nedvesség (például aljzat, alagsor)
- tetők, tetőillesztések vagy ereszvezetékek tömítetlensége miatt bekövetkező beázások
- szennyvízvezetékek, víztározók, ereszcsatornák tömítetlensége miatti beázások
Amennyiben a kapilláris vízfelszívás vagy a külső nedvesség behatás már az épületelem teljes átázásához vezetett, akkor a párolgási hő helyett inkább az érintett szerkezeti elem csökkentett hőszigetelési képesség miatt hőhídként jelentkező hőmérséklet-eltéréseket fogunk tapasztalni. Erre jó példa az első sor jobb oldali hőképe, melyen egy gyakori eső-áztatás miatt teljesen átnedvesedett ablak alatti falrész látható. Belülről természetesen az ablak alatt kifejezetten hideg, nyirkos falat találunk.
Rahne Eric (PIM Kft.)
pim-kft.hu
termokamera.hu
Kapcsolatfelvétel
A publikáció tartalmát szerzői jogok védik, ennek (akár csak részben történő) felhasználása, elektronikus vagy nyomtatott tovább-publikálása csak a forrás és a szerző nevének feltüntetése mellett, valamint a szerző előzetes írásos engedélyének megléte esetén megengedett. A szerzői jogok (Copyright) megsértése jogi következményekkel jár.
