by Mason Knowles
Od dziesięcioleci projektanci poddaszy i przestrzeni pełzających stosują wentylację krzyżową, aby zminimalizować potencjał gromadzenia się wilgoci i kondensacji. Jednak pod wpływem ostatnich twierdzeń dotyczących oszczędności energii i kontroli wilgotności, poddasza niewentylowane stały się popularne zarówno w zastosowaniach mieszkalnych, jak i komercyjnych. Chociaż takie poddasza mogą być używane w wielu okolicznościach, autor uważa, że istnieją powody, aby używać wentylowanych zespołów w wielu sytuacjach.

Tradycyjne metody materiałów izolacyjnych i projektowania wzywają do stosowania cyrkulacji powietrza w przestrzeni poddasza, aby pomóc w osuszaniu nadmiaru wilgoci. W klimacie grzewczym i chłodniczym wilgoć ta może potencjalnie przedostawać się przez włóknistą izolację we wnękach budynków.

Tradycyjnym środkiem zaradczym na to zawilgocenie jest spowolnienie napływu powietrza obciążonego wilgocią do wnęki poprzez zastosowanie wewnętrznego opóźniacza pary wodnej oraz poprzez wentylację wnęki dachowej na zewnątrz w celu ułatwienia odprowadzania wilgoci (tj. osuszania).

Wykonana prawidłowo wentylacja poddasza może zmniejszyć potencjał kondensacji zimą i latem. Zimą główną przyczyną problemów z wilgocią na poddaszu jest ciepłe, wilgotne powietrze przenikające do przestrzeni poddasza z obszarów zamieszkanych i kondensujące się na zimnych powierzchniach. Problem ten może się nasilać, gdy przez podłogę poddasza przebijają się lampy, rury, wywietrzniki i inne otwory. Zbyt często przewody wentylacji mechanicznej z łazienek, kuchni lub pralni odprowadzają ciepłe, wilgotne powietrze na poddasze zamiast na zewnątrz przegrody budowlanej.

Połączenie uszczelnienia i izolacji podłogi poddasza z zapewnieniem wentylacji znacznie zmniejsza potencjał kondensacji, ponieważ ciepłe, wilgotne powietrze ma mniejsze szanse dostać się do przestrzeni i skraplać się na zimnych powierzchniach. W rezultacie chłodniejsze, mniej wilgotne powietrze z zewnątrz może być zasysane przez otwory podsufitowe umieszczone w dolnej części dachu i przepływać do otworów dachowych lub kalenicowych, zastępując cieplejsze wilgotne powietrze, które mogło przeniknąć na poddasze.

W lecie ciepłe wilgotne powietrze pochodzi głównie z zewnątrz budynku. W związku z tym wydawałoby się, że wentylacja poddasza zwiększy potencjał kondensacji. Jednak jest odwrotnie, jeśli podłoga na poddaszu jest uszczelniona i zaizolowana.

Nawet gdy powietrze zewnętrzne jest gorące i wilgotne, jeśli przestrzeń na poddaszu jest uszczelniona od wewnątrz, jest o wiele gorętsza niż powietrze zewnętrzne. Im cieplejsze powietrze, tym więcej wilgoci (tzn. wilgotności bezwzględnej) może zatrzymać przestrzeń powietrzna. Dlatego zastąpienie gorętszego powietrza na poddaszu chłodniejszym powietrzem zewnętrznym – nawet przy znacznie wyższej wilgotności względnej (RH) – ma tendencję do osuszania przestrzeni, minimalizując potencjał kondensacji.

Jak pokazuje rys. 1, jeśli powietrze zewnętrzne ma temperaturę 32 C (90 F) i wilgotność względną 70 procent, jest bardziej suche niż wewnętrzne powietrze na poddaszu, które ma temperaturę 43 C (110 F) przy wilgotności względnej 40 procent lub wyższej.

Ta konstrukcja jest mniej wydajna, gdy sprzęt HVAC i przewody znajdują się na poddaszu. W takich przypadkach, systemy mają trudniejszy czas utrzymywania pożądanej temperatury. Powietrze w kanałach ma trudny czas utrzymywania temperatury, gdy przestrzeń jest nadmiernie gorąca lub zimna i musi się rozciągać na długie przebiegi. W klimacie umiarkowanym nie stanowi to istotnego problemu. Jednak w bardziej ekstremalnych środowiskach, zarówno gorących, jak i zimnych, może to stanowić problem.

Na przykład, w zależności od koloru dachu i orientacji względem słońca, temperatury powietrza na poddaszu mogą przekraczać 55 C (131 F), gdy na zewnątrz jest mniej niż 38 C (100 F). To gorące wnętrze może sprawić, że kanały i urządzenia HVAC będą pracować znacznie ciężej, aby obniżyć temperaturę do komfortowego poziomu. Jest to bardziej wyraźne, jeśli kanały są nieszczelne, a sprzęt HVAC czerpie powietrze z samej przestrzeni poddasza. Ponadto, jeśli temperatura zewnętrznych powierzchni urządzeń HVAC lub przewodów osiągnie 26 C (79 F), potrzeba tylko 21% wilgotności względnej, aby spowodować kondensację.

Zespoły poddaszy wentylowanych
Poddasza wentylowane opierają się na nieprzepuszczającej powietrza izolacji zainstalowanej na spodniej stronie pokrycia dachowego (tj. sufitu poddasza) w celu powstrzymania wilgoci unoszącej się w powietrzu przed dotarciem do zimnej powierzchni i skraplaniem się wewnątrz powłoki budynku. W tej konstrukcji izolacja skutecznie oddziela przestrzeń wewnętrzną od zewnętrznej, jednocześnie spowalniając przepływ wilgoci, dzięki czemu punkt rosy nie jest osiągany w przegrodzie zewnętrznej budynku.

Dwa produkty najczęściej stosowane w montażu poddasza niewentylowanego to natryskiwana pianka poliuretanowa (SPF) o średniej i niskiej gęstości.

W typowych konstrukcjach i klimatach można stosować się do tabel przepisów budowlanych, używając SPF jako izolacji i uszczelnienia powietrznego. Jednak w przypadkach, gdy napęd pary wodnej stale porusza się w jednym kierunku – takich jak zastosowania w chłodniach lub basenach – rozsądnie jest przeprowadzić modelowanie higrotermiczne lub obliczenia, aby ustalić, czy proponowana konstrukcja jest właściwa dla danego zastosowania.

Średnia gęstość
Obliczenia wilgotności zespołów budowlanych (tj. modelowanie higrotermiczne) i obserwacje terenowe wykazują, że SPF o średniej gęstości (tj. 2-pcf) jest pianką o średniej gęstości.(tj. 2-pcf) SPF eliminuje potencjał kondensacji w większości stref klimatycznych i sytuacji bez wentylacji lub dodatkowych elementów opóźniających parę wodną.

Zgodnie z ASTM E96, Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, SPF o średniej gęstości ma wskaźnik przenikania około 1,5 do 3,0 na 25 mm (1 cal) i wartość R około 1,05 na 25 mm (6,0 na 1 cal). Została ona również przetestowana jako izolacja nieprzepuszczająca powietrza.1 To połączenie niskiej przepuszczalności, wysokiej wartości R na cal i właściwości bariery powietrznej skutecznie spowalnia przepływ pary wodnej, oddziela środowisko zewnętrzne od wewnętrznego i eliminuje wprowadzanie powietrza obciążonego wilgocią.

Właściwości fizyczne i charakterystyka działania SPF pozwalają na projektowanie niewentylowanych poddaszy i przestrzeni pełzających z minimalnym potencjałem kondensacji pary wodnej wewnątrz.

Małej gęstości1773>Higrotermiczne modelowanie zespołów budowlanych i obserwacje terenowe wykazują, że SPF o małej gęstości można stosować w ciepłych i mieszanych klimatach bez dodatkowego elementu opóźniającego parę wodną. Jednakże w chłodniejszych klimatach wymagany jest dodatkowy element opóźniający przepływ pary wodnej, aby zapobiec potencjalnej kondensacji.

SPF o niskiej gęstości ma wskaźnik przepuszczalności od 8 do 15 na 76,2 do 127 mm (3 do 5 cali) i wartość R w przybliżeniu 0,616 na 25 mm (3,5 na 1 cal). SPF o niskiej gęstości może być skuteczną barierą powietrzną, gdy jest testowany jako część zespołu.

Wynikiem tego są właściwości fizyczne SPF o niskiej gęstości, które skutecznie oddzielają temperaturę wewnętrzną od zewnętrznej i minimalizują infiltrację powietrza, ale pozwalają na większą szybkość przenikania pary wodnej niż SPF o średniej gęstości. Ułatwia to projektowanie niewentylowanych poddaszy w ciepłym i mieszanym klimacie bez dodatkowego opóźniacza pary wodnej, ale wymaga dodatkowego elementu opóźniającego parę wodną w zimniejszych regionach.

Każdy z tych systemów wiąże się z dodatkowym kosztem – zazwyczaj dwa do trzech razy wyższym niż cena wentylowanego zespołu poddasza z wdmuchiwanego włókna szklanego lub celulozy.

Połączone zespoły poddasza
Nowoczesny projekt mieszkaniowy składa się z elewacji, które mogą tworzyć różne przestrzenie poddasza w tym samym budynku. Na przykład dom tego autora ma przestrzeń na poddaszu dostępną przez standardowe drzwi na drugim piętrze i górną część, do której można się dostać tylko przez klapę w suficie. Lukarny są również dołączone, co czyni je niezwykle trudnymi do zaizolowania jako niewentylowany zespół. Dodatkowo, niektóre z przestrzeni strychu jest nad zewnętrznym pokładzie, podczas gdy inne sekcje są nad domem przestrzeni wewnętrznej. Piece, kanały i urządzenia klimatyzacyjne (AC) biegną przez przestrzenie poddasza na wszystkich poziomach, z wyjątkiem lukarn i przestrzeni nad zewnętrznym pokładem.

Przy określaniu sposobu izolacji tej przestrzeni poddasza, wzięto pod uwagę różne zespoły i zaplanowano hybrydową kombinację wentylowanej i niewentylowanej przestrzeni poddasza.

Lukarny i przestrzeń strychowa nad zewnętrznym gankiem zostały odcięte od reszty poddasza poprzez wykonanie ściany ze sklejki, a następnie zaizolowanie jej zamkniętokomórkowym SPF. Po tym, zamknięto-komórkowy SPF został również zainstalowany do spodu pokładu dachu.

Kodeksy budowlane i zespoły poddasza
Od 2004 roku, suplementy International Code Council (ICC) do International Residential Code (IRC) oznaczają, że niewentylowane zespoły poddasza zostały zaakceptowane przez kody budowlane w zastosowaniach mieszkalnych, ale nie komercyjnych. IBC wymaga wentylacji na poddaszach i w przestrzeniach szczelinowych i nie odnosi się do koncepcji poddasza niewentylowanego. Jednakże wielu urzędników zajmujących się kodeksem budowlanym zaakceptowało poddasza niewentylowane w indywidualnych przypadkach, gdy przedstawiono im przekonujące dowody – takie jak modelowanie higrotermiczne proponowanych zespołów – że zespół będzie funkcjonował prawidłowo. Wymagania zmieniły się nieco na przestrzeni lat, ale wiele elementów pozostało niezmienionych.

Załącznik ICC z 2007 roku, International Energy Conservation Code (IECC) 202, „Definicje ogólne”, wprowadził trzy nowe klasy opóźniaczy pary wodnej:

• Klasa I: 0,1 perma lub mniej;
• Klasa II: 0.1 do 1 perm;
• Klasa III: 1,0 do 10 permów.

Papier SPF o średniej gęstości o grubości 51 do 76 mm (2 do 3 cali) zwykle należy do kategorii klasy II, podczas gdy SPF o niskiej gęstości o grubości 89 do 140 mm (3,5 do 5,5 cala) należy do kategorii klasy III.

Klasy opóźniaczy pary są ważne dla prawidłowego określenia niewentylowanych zespołów poddasza. Kwalifikacje dla niewentylowanych poddaszy są wymienione w IRC Section R806.4, „Unvented Attic Assemblies”. Wymaga on spełnienia następujących warunków:

• jest całkowicie zawarty w przegrodzie termicznej budynku;
• żadne wewnętrzne opóźniacze pary nie są zainstalowane po stronie sufitu (tj. podłodze poddasza);
• co najmniej 6,3 mm (1/4 cala.) wentylowanej przestrzeni powietrznej oddziela wszelkie drewniane gonty lub dachówki od podkładu pokrycia dachowego powyżej poszycia konstrukcyjnego; i
• dla stref klimatycznych 5, 6, 7 i 8 IECC, nieprzepuszczalna dla powietrza izolacja jest opóźniaczem pary, lub opóźniacz pary jest zainstalowany w bezpośrednim kontakcie z izolacją (dotyczy to SPF o niskiej gęstości).

Zależnie od nieprzepuszczalności powietrza izolacji bezpośrednio pod strukturalnym poszyciem dachu, sekcja IRC wymaga również spełnienia jednego z tych warunków:

• wyłącznie izolacja nieprzepuszczalna dla powietrza (tj. SPF o zamkniętych komórkach) musi być stosowana w bezpośrednim kontakcie ze spodnią stroną konstrukcyjnego poszycia dachu;
• w uzupełnieniu do izolacji przepuszczającej powietrze zainstalowanej bezpośrednio pod konstrukcyjnym poszyciem dachu, nieprzepuszczalna sztywna płyta lub arkusz izolacyjny muszą być zainstalowane bezpośrednio nad konstrukcyjnym poszyciem dachu, jak określono w Tabeli 8 (Rysunek 2) w celu kontroli kondensacji; lub
• izolacja nieprzepuszczająca powietrza musi być zainstalowana na spodniej stronie poszycia dachu, jak określono w Tabeli R806.4 dla kontroli kondensacji, podczas gdy izolacja przepuszczająca powietrze musi być zainstalowana bezpośrednio na spodzie izolacji nieprzepuszczającej powietrza.

(Ta sekcja miałaby zastosowanie do systemów kołnierzy i łat, gdzie warstwa zamkniętokomórkowego SPF jest instalowana na spodzie pokładu dachu, a inna izolacja, taka jak włókno szklane, jest instalowana bezpośrednio na SPF.)

Kłopoty z niewentylowanymi poddaszami
Akceptacja koncepcji niewentylowanych poddaszy i przestrzeni pełzających wywołała pewne obawy ze strony osób nieobeznanych z właściwościami fizycznymi i zdolnościami SPF do kontroli wilgoci. Powszechną obawą słyszaną przy określaniu SPF w tych przestrzeniach jest to, że pianka zamkniętokomórkowa zainstalowana na spodzie drewnianych pokładów dachowych doprowadzi do gnicia, ponieważ nieszczelności nie zostaną wykryte z powodu wodoodporności poliuretanu. Jednak pianka zamkniętokomórkowa odpycha wodę w stanie ciekłym. Uszczelnia ona pęknięcia i szczeliny w pokładzie drewnianym, dzięki czemu woda przedostająca się przez system pokrycia dachowego pozostaje na szczycie pokładu drewnianego. Grawitacja następnie zabiera ją w dół do krawędzi budynku i poza dach.

Jeśli zewnętrzna powierzchnia drewna jest mokra, gdy pianka jest zainstalowana, wtedy suszenie nastąpiłoby od strony dachu na zewnątrz, a nie przez drewno do pianki. Byłoby tak samo, gdyby pianka nie była na miejscu. Jeśli drewno jest nasycone, najlepsza praktyka przemysłowa wymaga, aby nie instalować pianki. Jeśli pianka jest instalowana na mokrym drewnie, jest to widoczne dla aplikatora i byłyby otwarte komórki i mniejsza gęstość, umożliwiając absorpcję wody do pianki. W tym przypadku nieszczelności byłyby widoczne od wewnątrz. Niezależnie od tego, system dachowy powinien być regularnie kontrolowany w celu wykrycia dowodów przecieków i potencjalnych uszkodzeń pokrycia dachowego. Izolacja pianką nie sprawia, że uszkodzenia są trudniejsze do wykrycia.

W chłodniejszym klimacie, SPF może zmniejszyć potencjał tworzenia się zapór lodowych. Zapobiega ona docieraniu ciepłego powietrza do spodniej części dachu, gdzie mogłoby ono topić śnieg, powodując spływanie wody w dół i ponowne zamarzanie do okapu. Ważne jest, aby rozciągnąć izolację poza wewnętrzną ścianę szkieletową wzdłuż przestrzeni podsufitki. Jeśli szczeliny powietrzne nie są uszczelnione na szczycie ściany, ciepłe powietrze może ogrzewać spód pokrycia dachowego i potencjalnie powodować powstawanie zapór lodowych w zimnym klimacie.

Inną obawą jest to, że niewentylowane poddasza z izolacją zainstalowaną na spodniej stronie połaci dachowej powodują nadmiernie wysokie temperatury gontów, zmniejszając ich oczekiwaną trwałość.

Niektórzy producenci gontów asfaltowych wyraźnie wykluczają gwarancje oparte na „nieodpowiedniej wentylacji poddasza”. Inni jednak dopuszczają w swoich gwarancjach stosowanie SPF zainstalowanego na spodzie pokładów dachowych na niewentylowanych poddaszach.

Badania inżynierskie przeprowadzone przez Carla Casha (byłego przewodniczącego Komitetu ASTM D08 ds. pokryć dachowych) dotyczyły przesłanek wentylacji poddasza i jej wpływu na temperaturę gontów w porównaniu z innymi czynnikami mogącymi wpływać na temperaturę gontów. Według Casha:

Wentylacja połaci dachowej obniża średnią temperaturę dachu o -1,75 C (5 F), co stanowi jedną trzecią wpływu koloru gontów, aspektu dachu (kierunku, w którym jest zwrócony) i 1/36 wpływu położenia geograficznego.

Innym często przytaczanym problemem jest to, że ponieważ zamknięto-komórkowa pianka natryskowa jest opóźniaczem pary, nie może być używana w ciepłym, wilgotnym klimacie, ponieważ uniemożliwia parze wodnej wchodzenie i wychodzenie z montażu.

Zamknięto-komórkowa pianka natryskowa ma rating perm około 1.5 do 3.0 na 25 mm (1 in.) i wartość R około 1.05 na 25 mm (6.0 na 1 in.) Ta kombinacja pozwala na kontrolowany przepływ pary wodnej, jednocześnie oddzielając środowisko wewnętrzne i zewnętrzne. W rezultacie uzyskuje się lepszą kontrolę kondensacji w przegrodach zewnętrznych budynku, o ile izolacja SPF jest wystarczająca, aby zapobiec kondensacji. W większości zastosowań, 12,7 do 25 mm (0,5 do 1 cala) SPF wystarczy w ciepłym i mieszanym klimacie, a 38 do 63,5 mm (1,5 do 2,5 cala) jest potrzebne w chłodniejszych regionach. Należy zauważyć, że obliczenia modelowania higrotermicznego są zalecane, gdy występują nietypowe warunki, takie jak ekstremalne środowiska i nietypowa konstrukcja lub projekt.

W przypadku stosowania hybrydowego systemu izolacji, takiego jak pianka natryskowa o zamkniętych komórkach pokryta izolacją z włókna szklanego lub celulozy, potrzebna jest większa grubość pianki o zamkniętych komórkach, aby zmniejszyć potencjał kondensacji.

Innym pytaniem dotyczącym stosowania pianki natryskowej jest to, co się dzieje, gdy aplikator nieumyślnie natryskuje piankę na mokrą tarcicę, a zwłaszcza na mokre elementy konstrukcyjne. Przeprowadzono badania nad instalacją SPF na mokrej tarcicy. Książka Dr. Marka Bombera, Spray Polyurethane Foam in External Envelopes of Buildings (Natryskowa pianka poliuretanowa w zewnętrznych przegrodach budynków), zawiera raport z badań przeprowadzonych na ten temat. Badania te wykazały, że pianka zamkniętokomórkowa w typowych warunkach budowlanych (tj. gdy jest zainstalowana na szkielecie drewnianym o wilgotności od 28 do 35%) potrzebowała około 35 dni na wyschnięcie poniżej 19% wilgotności w porównaniu z 8,5 dniami na wyschnięcie bez dołączonej pianki. Podano również, że właściwości uszczelniające pianki zostały zachowane.

Jednakże w artykule tym nie podano konsekwencji instalacji zamkniętokomórkowego SPF na zimnej stronie ściany o stałym gradiencie termicznym. Na przykład, w ekstremalnym klimacie północnym lub w chłodniach, warunki spowodowałyby napęd wilgoci stale w jednym kierunku, co spowolniłoby suszenie do punktu, w którym mogłaby wystąpić próchnica drewna.

Bez względu na to, przemysł SPF nie zaleca natryskiwania ani otwartej ani zamkniętokomórkowej pianki na mokre lub wilgotne powierzchnie, ponieważ wpłynie to na przyczepność pianki. Podobnie jak w przypadku malowania i powlekania, podłoża, na które ma być nakładany SPF wszystkich typów, powinny być stosunkowo suche (np. drewno o maksymalnej wilgotności 18 procent). Można to łatwo sprawdzić za pomocą wilgotnościomierza. Instalatorzy natychmiast wiedzą, czy powierzchnia drewna jest mokra, ponieważ ciecz reaguje z wilgocią, powodując zmianę koloru i słabe wznoszenie się pianki.

Wnioski
W podsumowaniu, jeden rozmiar nie pasuje do wszystkich przy określaniu, czy użyć wentylowanego czy niewentylowanego zespołu poddasza. Tylko dlatego, że coś jest popularne lub modne, nie czyni tego najlepszym wyborem. Zmienne wpływające na decyzję o wentylacji lub nie wentylacji obejmują:

• wewnętrzną i zewnętrzną temperaturę i wilgotność;
• typ HVAC i przewodów;
• przewidywany napęd pary;
• materiały konstrukcyjne;
• typ budynku;
• konfigurację konstrukcji; oraz
• kody budowlane.

Ważne jest, aby projektant wziął pod uwagę wszystkie te czynniki przed sporządzeniem planów i wydaniem ostatecznych zaleceń.

Wskazówki
1 Materiały, które zostały przetestowane zgodnie z normą ASTM 283, aby przepuszczać mniej niż 2 L/m2 powietrza przy ciśnieniu 75 kPa. (powrót do góry)

Mason Knowles jest prezesem firmy Mason Knowles Consulting LLC, specjalizującej się w dostarczaniu usług edukacyjnych/szkoleniowych, rozwiązywaniu problemów z aplikacjami, usługach technicznych i artykułach oraz prezentacjach specyficznych dla branży pianki natryskowej. Ma 42 lata doświadczenia w branży pianki natryskowej jako wykonawca, producent natryskiwanej pianki poliuretanowej (SPF) i sprzętu oraz członek zarządu stowarzyszenia handlowego. Knowles przewodniczy podkomitetowi ASTM ds. dachów z pianki natryskowej oraz grupie zadaniowej ASTM odpowiedzialnej za specyfikację natryskiwanej pianki poliuretanowej ASTM C 1029. Jest akredytowanym przez Stowarzyszenie Natryskiwanej Pianki Poliuretanowej (SPFA) inspektorem budowlanym i dekarskim oraz instruktorem kursów SPFA dla aplikatorów i inspektorów. Knowles jest członkiem International Code Council (ICC), RCI International, Insulation Contractors Association of America (ICAA), SPFA, Building Enclosure Technology and Environment Council (BETEC) oraz Roofing Industry Committee on Weather Issues (RICOWI’s) Hurricane and Hail Investigation Teams. Można się z nim skontaktować za pośrednictwem poczty elektronicznej pod adresem [email protected].

Aby przeczytać pierwszy pasek boczny, kliknij tutaj.

Aby przeczytać drugi pasek boczny, kliknij tutaj.