KONDENZACE IZOLAČNÍCH SKEL Užitečná technická informace Kondenzace izolačních skel Kondenzace na izolačním skle je fyzikální jev, který často vzbuzuje emoce u všech zúčastněných. Otázka, kterou je třeba nejprve zodpovědět, je: Na kterém místě přesně k rosení dochází? www.okpol.com
2
Odkud pochází kondenzát? Ti, co nosí brýle, znají tento problém- opocení skel velmi dobře, kdykoliv vstoupí z chladného prostředí do vytápěných prostor. Ocitne-li se studený předmět v teple, vzduch naplněný vlhkostí, tvoří pak na jeho ploše kondenzát jedno, jestli se jedná o brýle nebo lahev piva z lednice, fyzika funguje vždy. Vzduch přijímá vlhkost. Čím je vzduch teplejší, tím více vody ve formě vodní páry může vázat a naopak čím je vzduch chladnější, tím menší je schopnost vázat vodu. Vlhkost vzduchu se udává jako relativní vlhkost v procentech, přičemž maximální schopnost vázaní vlhkosti činí 100%. Jestliže je teplý vzduch s nezměněným obsahem vlhkosti ochlazen-například prostřednictvím kontaktu s chladnou lahví piva-stoupá jeho relativní vlhkost. Při dosažení 100% = maximum vzniká rosný bod: voda vstřebaná ve vzduchu začíná kondenzovat v podobě rosných kapek. Teplota, při níž k tomuto jevu dochází, se nazývá teplota rosného bodu. Tento teoretický teplotní údaj závisí na původním obsahu vlhkosti a na výchozí teplotě vzduchu. Čím je chladnější povrchová teplota nebo čím vyšší je vzdušná vlhkost, tím větší daný efekt je, resp. množství kondenzace Vnější vzduch Vzduch v místnosti Kondenzát se může vyskytnout a)na povrchu vnitřního skla v místnosti b)na hraně skla v místnosti c)na povrchu vnějšího skla d)v prostoru mezi skly 3
Diagram rosného bodu Nad křivkou je voda ve stavu kapalném 100%-křivka rosného bodu Obsah vody ve vzduchu v g/m 3 Pod křivkou je voda ve stavu plynném Ochlazení vzduchu 30 C teplého s 50% rel. vlhkostí z p ů s o b í p r u d k ý n á r ů s t obsahu vlhkosti Zobrazení: Diagram s křivkami stejných relativních vzdušných vlhkostí v závislosti na teplotě. Křivka s 100% relativní vlhkostí se nazývá křivka rosného bodu. Udává maximální hodnotu vlhkosti, kterou může přijmout vzduch při určité teplotě, do svého nasycení 4 Zobrazení: Diagram s křivkami Z diagramu je možné vyčíst, kolik gramů vody při určité relativní vlhkosti a teplotě je obsaženo v jednom kubickém metru vzduchu. Příklad: 1m3 vzduchu při 20 C a 40% relativní vlhkosti obsahuje 7 g vodních par. Při 60% relativní vlhkosti je to pak 10,5 g. Při nasycení resp. 100% může jeden kubík vzduchu při teplotě 20 C přijmout 17,5 g vodních par. Stejné množství vzduchu pak jenom 4,8 g vodních par při teplotě 0 C. Jestliže se tedy ochladí jeden kubický metr vodními parami nasycený vzduch z 20 C na 0 C, dochází ke kondenzaci rozdílu 12,7 g a tvoří se vodní kapky. S křivek je možné též vyčíst, jak chladné může bát rozhraní, aby nekondenzoval vzduch při určité vlhkosti a teplotě. K tomu se zjistí teplota rosení pro danou situaci a to skrze místo, kde se protíná, křivka rosného bodu s vodorovnou čárou ve směru klesající teploty. Ještě jednodušeji lze tuto informaci-teplotu vyčíst z následující tabulky. Při teplotě 20 C vzduchu a 40% relativní vlhkosti nastává rosný bod při 6 C. Při 60% relativní vlhkosti začíná vzduch kondenzovat již při 12 C. To také znamená: Při velmi vlhkém vzduchu leží teplota rosného bodu blízko u teploty vzduchu (nízký odstup rosného bodu) Zrcadlo v koupelně musí být po sprchování jen minimálně chladnější než vzduch, aby se zamlžilo. Naopak při suchém vzduchu se musí vzduch hodně ochladit, aby se vysrážela rosa.(vysoký odstup rosného bodu). Jsou-li dosaženy podmínky podle normy: 20 C a 50% relativní vlhkost vzduchu, činí hodnota rosného bodu 9,3 C. Jsou-li povrchové teploty vyšší, není třeba obávat se kondenzátu. K výskytu plísní však nedochází nejprve působením rosením, ale již při dosažení 80% relativní vlhkosti. To nastane již při 12,5 C vyjdeme-li z normativních klimatických podmínek (20 C a 50% relativní vlhkost vzduchu).
Teplota rosného bodu v závislosti na teplotě vzduchu a relativní vzdušné vlhkosti 25 C teplý vzduch s vysokou vlhkostí: Rosný bod leží blízko u teploty vzduchu (zrcadlo v koupelně) Za podmínek podle normy 20 C/50% relativní vlhkost je hodnota rosného bodu 9,3 C Shrnutí: Klesne-li teplota vzduchu pod rosný bod, dochází ke kondenzaci Čím vlhčí je vzduch, tím dřív dochází ke kondenzaci 5
Diagram rosného bodu Mnozí z nás si ze svého dětství jistě vzpomenou na ledové květy, které se tvořily za silných mrazů na vnitřní straně oken s jednoduchým zasklením. Kvůli špatnému zateplení byly jednoduchá zasklení z vnitřní strany stejně chladná jako z vnější a tak se voda kondenzující na povrchu skla měnila rovnou na led. U moderních izolačních skel dochází k plošné kondenzaci jen velmi zřídka. Povrchové teploty dobrých izolačních dvoj- nebo dokonce trojskel leží podle pravidel daleko nad rosným bodem. Čím lepší (nižší) Ug-hodnota zasklení je, tím lepší je zateplení a tím tak blíže zůstává teplota na povrchu vnitřního skla teplotě uvnitř. Přesto i u takových zasklení může docházet ke kondenzaci-dosažením teploty rosného bodu. Musí ovšem nastat extrémní podmínky: buďto velmi nízká venkovní teplota nebo velmi vysoká vlhkost v místnosti nebo dokonce obojí najednou. Jako například v koupelně hned po horké sprše v třeskutých mrazech venku. Pravidelné průvanové větrání je proto nezbytně nutné. Obzvláště u budov, kde není žádné větrací zařízení. Průvanovým větráním by se mělo docílit výměny teplého a vlhkého vzduchu za studený vzduch z venku aniž by se místnost-stěny ochladila. (Studený vzduch může sice mít vztaženo na svojí teplotu vysokou relativní vlhkost vzduchu, například při vlhkém chladném počasí. V místnosti se ale oteplí a jeho relativní vzdušná vlhkost klesne se zvýšením teploty. Ve srovnání s vzduchem předešlým -teplým a vlhkým je riziko kondenzace výrazně nižší.) Další možné příčiny z důvodu nepříznivých stavebních okolností budou popsány v následujících kapitolách. Dříve dochází ke kondenzaci u moderních izolačních skel na okraji než uprostřed. To má co do činění s tepelnými mosty. 6
Kondenzát na hraně skla v místnosti Na začátku chladného ročního období je jedním z nejčastějších důvodů reklamací u oken rosení oblast okraje skla převážně pak na spodním okraji. S pomocí zápisu o klimatu uvnitř místnosti by mělo být zjištěno, jestli při 20 C teploty uvnitř místnosti nepřesahuje dlouhodobě výrazněji relativní vlhkost vzduchu hodnotu 50%. Je-li tomu tak, tak je příčina s největší pravděpodobností v uživatelském chování popřípadě nedostatečném větrání. Často pak stačí dodržovat jednoduchá základní pravidla: pravidelné průvanové větrání, zamezení nadměrné tvorby vlhkosti (například sušení prádla v bytě). Vlhkost pokud možno odvádět hned tam, kde vzniká (odvětrání v kuchyni) a především mít zavřené dveře v místnostech, kde se málo vytápí, aby vlhký teplý vzduch nepřicházel do styku s chladnými povrchy. Rovněž chladnější místnosti se musí pravidelně větrat, aby obsah vlhka ve vzduchu nebyl příliš vysoký, jinak v nejhorších případech hrozí výskyt plísní. Kromě tohoto se pravidelným větráním zajistí přísun kyslíku a odstraní se škodlivé látky a zápachy. U starých nerenovovaných staveb dostatečné větrání není žádným problémem. Tomu pomáhají četné netěsnosti, spáry,.. Novostavby jsou ve srovnání pak téměř plně vzdušně utěsněné. V těchto případech dostaneme čerstvý vzduch do stavby aktivním otevíráním oken nebo s pomocí ventilačních či větracích přístrojů. Mezi nepříznivé stavební okolnosti, které zabráňují potřebné vzdušné cirkulaci patří hluboké parapety s daleko předsazenými okny, nevhodné tvary vnitřních ostění, nábytek nebo stavební konstrukce pod okny, špatně uspořádaná topná tělesa pod okny. To vše vede k ochlazování stávajících vzdušných polštářů. Také toto může být příčina vzniku rosení. Stejné platí pro okna, která jsou obložena květinami s květináči a nebo jsou zakryta závěsy či žaluziemi. 7
Výrazné snížení povrchové teploty může nastávat v prostoru tepelných mostů. Jeden takový tepelný most leží na obvodu izolačního skla v místě spojení izolačních dvoj-nebo trojskel, kde jsou tyto hermeticky utěsněna. Toto spojení nemůže tak dobře izolovat jako ušlechtilé plyny v prostoru mezi skly. V těchto místech jsou distanční rámečky ještě často z konvenčního tvrzeného teplo-vodícího hliníku. Tyto rámečky přenášejí rychle teplo směrem ven. Tím dochází na vnitřním obvodu skla k výraznějšímu ochlazení než uprostřed izolačního skla a rosení nastává nejdříve na tomto místě. Doporučuje se hned na začátku zasadit se o použití lépe izolujících materiálů pro distanční rámeček. Ten pak sníží ochlazování okraje na obvodu skla a výrazně omezí výskyt rosení. Podle DIN 4108-2 je třeba se vyvarovat tepelných mostů s extrémně nízkou povrchovou teplotou ve stavbě, neboť jejich přítomnost ve stavbě vede k výskytu rosení, tvorbě plísní a k vyšším tepelným ztrátám. Na oknech a otvíravých konstrukcích je však rosení přechodně v malých množstvích povoleno, v případě, kdy povrch neabsorbuje vlhkost a jsou učiněna opatření proti spojení sousedících citlivých materiálů. Pokud se nevyskytují žádné jiné nepříznivé stavební okolnosti nebo chybné užívání prostoru, je rosení na okraji izolačních trojskel velmi nepravděpodobné. 8
Kondenzát na povrchu vnějšího skla Ten, kdo v zimě otevře moderní dobře tepelně izolačně vybavené okno k vyvětrání, může při bližším pozorování pozorovat přechodně zamlžení na vnější straně, jakmile se otře teplý vlhký vzduch podél studeného dobře izolovaného skla vně. Na základě stejné fyziky-ochlazení pod rosnou teplotu-způsobí vysrážení kondenzátu z vlhkého vzduchu v místnosti. U špatně zatepleného izolačního skla se teplo průběžně ztrácí ven. Tím je vnitřní sklo výrazně chladnější než vzduch v místnosti a venkovní sklo se nutně otepluje. Jak popsáno v kapitole Kondenzát na povrchu vnitřního skla v místnosti jsou vnitřní povrchy dobře izolovaných dvojnebo trojskel blízko k teplotě vzduchu v místnosti. Ovšem s důsledkem, že vnější strana těchto izolačních dvoj-nebo trojskel je blízká teplotě vnějšího vzduchu. To je právě ta kvalitativní vlastnost, která vede k požadovaným energetickým úsporám moderních izolačních skel. Jestliže pak dojde působením tepelného záření za jasné noční oblohy k ochlazení vnějšího skla pod teplotu vnějšího vzduchu, stane se to samé jako u zaparkovaného auta ve volném prostoru. Klesne-li teplota vnějšího vzduchu pod rosný bod, dojde ke kondenzaci. Vlhké prostředí jako např. v blízkosti vody, zhoršuje situaci. V extrémních případech může kondenzát na vnější straně okenního skla dokonce zamrznout. Šikmo zabudovaná střešní okna jsou tímto za- sažena více. podobně jako u osobních automobilů přední a zadní sklo. Tento jev se nechá zmírnit pouze tím, že se zamezí vyzařování skla vůči noční obloze-pomocí zastínění vnějšími roletami/ roládami nebo nátěrem vnější strany ke snížení vyzařovacích vlastností. Zhoršení izolačních vlastností skla není smysluplné řešení! Rosení na vnější straně skla je důkaz, že sklo je dobře tepelně izolované. zamlžení z vnější strany je téměř 100% zajištěno optimální pro isolační skla s nízkou Ug-hodnotou Přátelské k životnímu prostředí, proti-zamlžovací sklo vyrobeno vysoce vakuovaným magnetronovým postupem 9
Za jasných zimních nocí je často velmi chladno. Na příkladu auta volně parkujícího venku si to můžeme s pomocí fyziky vysvětlit. Každé těleso vyzařuje teplo, potud, pokud je v okolí chladněji než jeho vlastní teplota. Přední a zadní sklo auta je často dříve a více zmrzlé než zbylá skla. Proč? Tyto skla jsou totiž orientována směrem k chladné noční obloze a hledí na obzvláště nízkou teplotu, -270 C, blízko absolutní nuly. To znamená, že silněji vyzařují teplo než skla boční, která navíc dost možná jsou nasměrována na teplo vyzařující dům. Díky vyzařování se přední a zadní sklo ochladí pod teplotu rosného bodu vzduchu v okolním prostředí, což vytváří na povrchu těchto skel kondenzát, který následně zmrzne. Ze stejného důvodu je přes den na poušti sice velmi horko, ale díky obzvláště jasné obloze může se však v noci kvůli vyzařování vůči ledovému vesmíru často citlivě ochladit. Kondenzát v prostoru mezi skly Jestliže se objeví kondenzát mezi skly, je izolační sklo poškozeno a musí být vyměněno. Pokusy o opravu jsou marné. Jestliže k tomu dojde do jednoho až dvou let po instalaci nového skla, pak je to z důvodů- buďto chyba z výroby nebo utěsnění na obvodu skla je vadné z důvodu nedodržení předpisů. Vysoušecí substrát, který se plní do lišty v distančním rámečku při výrobě, vysouší velmi účinně prostor mezi skly. Teplota rosného bodu musí být výrazně pod -60 C. Pronikne-li vodní pára přes poškozený obvod/hranu izolačního skla, zvýší se vlhkost vzduchu a tím i teplota rosného bodu. Je-li pak tato teplota na vnitřní straně skla překročena, tvoří se tam rosa. 10
Závěr Ať uvnitř nebo venku kondenzace na izolačních sklech může nastat to je fyzika. Jaká je příčina a zda to lze odstranit, se musí objasnit s důkladným pozorováním jednotlivých případů 11