Tiivistalo WIKI

Kun eristeen lämpötila laskee ja absoluuttinen kosteus pysyy vakiona, eristeen sisältämän ilman suhteellinen kosteus alkaa nousta. Kun lämpötila laskee alle kastepisteen, kyllästyskosteus ylittyy ja liika vesihöyry tiivistyy vedeksi.

Syynä vesihöyryn tiivistymiseen on ilman fysikaalinen ominaisuus. Lämmin ilma pystyy sitomaan itseensä enemmän vettä kuin kylmä ilma. Tiivistyminen on fysikaalinen ilmiö ja riippuu vain lämpötilasta ja kosteudesta. Mikään eriste- tai höyrynsulkumateriaali ei voi vaikuttaa tähän ilmiöön.

Taulukko havainnollistaa lämpötilan muutoksen vaikutusta ilman suhteelliseen kosteuteen, kun absoluuttinen kosteus pysyy vakiona (5 g / m3). Kun lämpötila laskee, ilman suhteellinen kosteus nousee. Kun lämpötila laskee alle kastepisteen,liika vesihöyry tiivistyy vedeksi.

Tiivistyminen talvella

Hyvin ongelmallista on, jos lämmin ilma pääsee rakenteeseen rakennuksen sisältä höyrynsulun vuotokohtien kautta. Kun rakenteeseen pääsee kosteutta kylmillä talvi-ilmoilla, se voi tiivistyä tuulensuojan sisäpintaan. Myös aluskatteen alapuolella voi syntyä huurteen- tai jäänmuodostusta. Vesi ja jää ovat vesihöyrylle läpäisemättömiä ja voivat muodostaa diffuusioavoimeenkin aluskatteeseen höyrynsulkua vastaavan diffuusiotiiviin kalvon

Jos lämpötila on 20 °C, kyllästyskosteus on 17,4 g/m3. Jos suhteellinen kosteus on 50 %, niin ilmassa on silloin vesihöyryä 8,7 g/m3. Jos ilma viilenee ja kastepiste 9,3 °C alitetaan, alkaa vesihöyry tiivistymään vedeksi.

Tiivistyminen kesällä 

Muoviset höyrynsulkukalvot ovat erittäin tiheitä ja ne pidättävät hyvin vesihöyryä. Kesällä eristeessä olevan ilman lämpötila on usein korkeampi kuin sisäilman. Siirryttäessä eristeessä kohti höyrynsulkua eristeessä oleva ilma viilenee ja sen suhteellinen kosteus nousee. Kun lämpötila saavuttaa kastepisteen, ylimääräinen vesihöyry alkaa tiivistyä viileän höyrynsulun pintaan.

Varsinkin, jos huoneilmaa viilennetään keinotekoisesti esimerkiksi ilmastoinnin tai lämpöpumpun avulla, sisäilman ja eristeessä olevan ilman lämpötilojen ero voi kasvaa lämpiminä päivinä jopa yli kymmeneen asteeseen. Kun diffuusiotiivis höyrynsulku estää kosteuden poistumisen rakenteesta, tiivistynyttä vettä kertyy höyrynsulun pintaan ja rakenteisiin huomattavia määriä.

Jos suhteellinen kosteus on 65 %, saavutetaan kastepiste jo 13,2 °C:een kohdalla

Suurin osa rakennusten kosteusvaurioista aiheutuu konvektiosta. Konvektio on lämmön kulkeutumista nesteessä tai kaasussa lämmön tai paine-erojen aiheuttamien virtausten mukana.

Rakenteissa konvektio aiheutuu ilmanpaineen tai lämpötilojen eroista eri rakenneosien välillä. Lämmin ilma nousee ylöspäin ja ilmanpaine-ero pyrkii tasoittumaan.

Ulkoinen konvektio tarkoittaa sitä, että rakennuksen vaippa vuotaa. Sisäinen konvektio kuljettaa ilmaa eristeen sisällä.

Ulkoinen konvektio

Rakenteiden ulkoisesta konvektiosta puhutaan silloin, kun ilma siirtyy paine-eroista johtuen paikasta toiseen rakenteiden vuotokohtien kautta, eli ilmavuodosta rakennuksen vaipassa.

Kosteusteknisesti haitallisinta on lämpimän ilman sisältämän vesihöyryn siirtyminen eristeeseen. Kohdatessaan kylmän pinnan ilma jäähtyy ja osa sen sisältämästä vesihöyrystä tiivistyy vedeksi.

Kun ilmanpaine on korkeampi sisätiloissa

Talvella eristekerros viilenee ja siinä oleva ilma kykenee sitomaan itseensä vähemmän vesihöyryä kuin sisätiloissa oleva lämmin ilma.

Jos sisätiloissa on eristetilaa korkeampi ilmanpaine, paine tasaantuu eristeeseen rakenteen vuotokohtien kautta. Myös hetkelliset ilmanpaineen vaihtelut, kuten esimerkiksi ulko-oven avaaminen, kuljettavat vesihöyryä sisältä eristeeseen.

Ulkoseinällä ilman lämpötila laskee ja kun kastepiste saavutetaan, ylimääräinen kosteus tiivistyy rakenteisiin. Tämän estämiseksi rakenteet pyritään tekemään mahdollisimman tiiviiksi höyrynsulkua käyttäen.

 Kun ilmanpaine on korkeampi ulkona

Kesällä eristekerros lämpenee ja sen sisällä oleva ilma kykenee sitomaan itseensä enemmän vesihöyryä kuin sisätiloissa oleva viileämpi ilma. Lisäksi tuuli saattaa lisätä ilmanpainetta eristeessä ja kuljettaa mukanaan kosteata ilmaa eristeeseen.

Kun rakenne on tiivis sisäpuolelta, vesihöyry pysyy eristeessä. Sisäseinällä ilman lämpötila laskee ja kun kastepiste saavutetaan, ylimääräinen kosteus tiivistyy rakenteisiin.

Jos rakennuksen vaippa vuotaa ja vuotoilma jäähtyy alle kastepisteen, ylimääräinen kosteus tiivistyy rakenteen viileämmälle sivulle.

Jos rakennuksen vaippa vuotaa ja vuotoilma jäähtyy alle kastepisteen, ylimääräinen kosteus tiivistyy rakenteen viileämmälle sivulle.

Sisäinen konvektio

Sisäisestä, eli luonnollisesta konvektiosta puhutaan silloin, kun kuuma, vapaasti laajeneva ja siten harventuva aine kohoaa painovoimakentässä ylöspäin ja tiheämpi, viilentynyt aine laskeutuu alaspäin.
Rakenteen sisäinen konvektio tarkoittaa ilmavirran kiertämistä rakenteen sisällä. Se aiheutuu lämpötilaeroista ulkoseinän ja sisäseinän välillä.

Sisäisen konvektion nopeus kasvaa eksponentiaalisesti rakenteen paksuuteen ja korkeuteen nähden. Sisäinen konvektio ei lisää rakenteen kosteusmäärää, mutta se siirtää sitä tehokkaasti kohti viileämpiä rakenne-osia, kuten höyrynsulkua. Tämä ilmiö lisää kosteusvaurion riskiä rakenteissa, joista kosteus ei syystä tai toisesta pääse poistumaan vapaasti.

Kun lämpötila on korkeampi sisätiloissa

Tämä tilanne on yleinen talvella. Talvella eristekerros viilenee ja sen sisällä oleva ilma on lämpimämpää sisäseinällä. Varsinkin jos eristeeseen on päässyt kosteaa ja lämmintä ilmaa sisätiloista, ilma alkaa kohota ylöspäin.

Kun ilman lämpötila lopulta laskee, siitä tulee raskaampaa ja se painuu alas. Jos rakenteen tuuletuksesta ei ole huolehdittu riittävästi, niin kastepistelämpötilan saavutettuaan ylimääräinen kosteus tiivistyy ulkoseinän puoleisiin rakenteisiin.

Rakenteessa oleva lämmin ilma nousee ylöspäin. Kun se kohtaa viileämmän pinnan, siitä tulee raskaampaa ja se painuu alas. Ylimääräinen kosteus tiivistyy rakenteisiin.

Kun lämpötila on korkeampi ulkona ja eristeen sisällä

Tämä tilanne on yleinen kesällä. Kesällä eristekerros lämpenee ja sen sisällä oleva ilma on lämpimämpää ulkoseinällä. Ulkoseinää vasten oleva lämmin ilmamassa nousee ylöspäin. Kun se kohtaa viileän sisäseinän, se alkaa viiletä. Sen tilavuus laskee, siitä tulee raskaampaa ja se painuu alas.

Jos rakenteen tuuletuksesta ei ole huolehdittu riittävästi ja kastepistelämpötila saavutetaan, ylimääräinen kosteus tiivistyy sisäseinän puoleisiin rakenteisiin.

Rakenteessa oleva lämmin ilma nousee ylöspäin. Kun se kohtaa viileämmän pinnan, siitä tulee raskaampaa ja se painuu alas. Ylimääräinen kosteus tiivistyy rakenteisiin.

Diffuusio on ilmiö, jossa molekyylit siirtyvät väkevämmästä pitoisuudesta laimeampaan. Lämmin ilma sisältää yleensä enemmän vesihöyryä kuin viileämpi ilma, joten vesihöyryn osapaine on lämpimässä ilmassa korkeampi kuin kylmässä. Osapaine tasaantuu kaikkialle ympäristöön. Tasaantumisnopeus riippuu rajapinnan diffuusiovastuksesta. Sisätilojen ja eristeen välillä rajapinnan muodostaa höyrynsulku.

Diffuusiovastusluku

Jokaisella materiaalilla on sille ominainen diffuusiovastusluku (µ). Luku ilmoittaa, kuinka paljon tiiviimpää aine on kaasun tunkeutumista vastaan kuin vastaavan paksuinen ilmakerros. Höyryn- ja ilmansulkujen yhteydessä diffuusiovastusluvulla tarkoitetaan yleensä materiaalien kykyä vastustaa vesihöyryn kulkeutumista (µH2O). Mitä pienempi materiaalin diffuusiovastusluku on, sitä paremmin se päästää vesihöyryä lävitseen.

Diffuusiovastus, eli sd-arvo

Sd arvo määritellään tuotteelle joka on valmistettu materiaalista, jolle on määritelty diffuusiovastusluku (µH2O).

Tuotteen diffuusiovastus (sd-arvo) lasketaan kertomalla käytetyn materiaalin paksuus (s [m]) sen diffuusiovastusluvulla.

sd = µ x s

Jos esimerkiksi paperin diffuusiovastusluku on 10.000 ja paperin paksuus on 0,22 mm, saadaan paperikerroksen diffuusiovastus (sd) yhtälöstä 10.000 x 0,00022 m = 2,2 m. Paperi hidastaa siis vesihöyryn osapaineen tasaantumista yhtä paljon kuin 2,2 metriä paksu ilmakerros. Höyrynsulkuna käytettävien muovien diffuusiovastus on paljon korkeampi, sd > 50 m.

Rakenteiden sisäpuolen höyrynsulkuna käytetään korkean diffuusiovastuksen omaavia materiaaleja estämään vesihöyryn pääseminen rakenteisiin. Ulkopuolen tuulensuojana käytetään materiaaleja, joilla on pieni diffuusiovastus, jotta vesihöyry pääsisi tuulettumaan eristeistä. Aluskatteina käytetään yleensä tiiviitä materiaaleja, jotta voitaisiin estää sadeveden pääseminen eristeisiin.

Diffuusioavoimena pidetään standardin DIN 4108-3 mukaan sellaisia rakennusmateriaaleja, joiden ekvivalentti ilmakerroksen paksuus (sd-arvo) on pienempi kuin 0,50 m.

Vesihöyry orientoituu ensin materiaalin tiheyteen, vasta sen jälkeen materiaalin paksuuteen. Tämä tarkoittaa sitä, että kaste kerääntyy nopeammin suuremmalla µ-arvolla kuin alhaisella, vaikka rakennekerrosten diffuusiovastukset olisivat yhtä suuret.

Tässä yhteydessä ilmankosteudella tarkoitetaan yleensä ilman suhteellista kosteutta. Kun ilman lämpötila laskee, sen suhteellinen kosteus kasvaa.

Absoluuttinen kosteus

Absoluuttinen kosteus tarkoittaa vesihöyryn massan suhdetta ilman kokonaistilavuuteen. Absoluuttinen kosteus ilmoitetaan grammoina vettä kuutiometrissä ilmaa (g/m3). Puu- ja teräsrakennusten lämmöneristys erottaa suuren absoluuttisen kosteuspitoisuuden omaavan lämpimän sisäilman kylmästä ulkoilmasta, jonka absoluuttinen kosteuspitoisuus on sisäilmaa alhaisempi.

Kyllästyskosteus

Absoluuttisella kosteudella on yläraja, kyllästyskosteus, joka määrittelee, paljonko ilmassa voi olla vesihöyryä (g/m3) kussakin lämpötilassa (oC). Mitä korkeampi lämpötila on, sitä suurempi on myös kyllästyskosteus. Jos ilmaan haihdutetaan väkisin vettä yli kyllästyskosteuden, vesihöyry alkaa tiivistyä vedeksi. Samoin käy, kun ilma jäähtyy, sillä silloin kyllästyskosteus laskee. Kun lämmin sisäilma pääsee rakenteeseen, se jäähtyy matkallaan rakenteen läpi ja osa ilman sisältämästä vesihöyrystä tiivistyy vedeksi.

Kastepistelämpötila

Kastepistelämpötila, lyhyemmin kastepiste, on lämpötila (oC), johon ilman pitäisi jäähtyä, jotta kyllästyskosteus saavutettaisiin, kun absoluuttinen kosteus pysyy vakiona. Kastepistettä matalammassa lämpötilassa vettä tiivistyy enemmän kuin sitä haihtuu. Kastepistelämpötila ilmoitetaan lämpöasteina (oC).

Ilman lämpötila +22 oC. Ilmassa 10 g vesihöyryä / m3

Kun ilman lämpötila on +22 oC, siinä voisi olla 20 g vesihöyryä / m3

Kun ilmassa on 10 g vesihöyryä / m3, kastepiste on +11 oC

Suhteellinen kosteus

Suhteellinen kosteus on absoluuttisen kosteuden ja kyllästyskosteuden välinen suhde tietyssä lämpötilassa. Suhteellisen kosteus ilmoitetaan prosentteina (%). Ilman suhteellinen kosteus tarkoittaa, kuinka monta prosenttia ilmassa olevan vesihöyryn määrä on kyllästyskosteudesta. Suhteellinen kosteus kertoo siis kuinka lähellä kastepistettä ollaan. Suuremmalla suhteellisella sisätilojen ilmankosteudella kastepistelämpötila nousee ja sen välittömänä seurauksena myös absoluuttinen kosteus eli sisätilojen ilman sisältämä vesimäärä.

Kun ilmassa on 10 g vesihöyryä / m3 ja ilman lämpötila on +22 oC, ilman suhteellinen kosteus on 50 %