Vysoušení vlhkého zdiva v zimě a v létě

Téma vysoušení vlhkého zdiva je důležité i proto, že naše republika občas zažívá nepříjemné povodně. Ať je či není zdrojem vlhkosti povodeň, investor většinou požaduje co nejrychlejší vysoušení, v létě i v zimě. Přitom bývá dům často zateplen. Ukážeme si hlavní fyzikální principy, ze kterých lze odvodit nejúčinnější cestu vysoušení. Na rychlost vysoušení má podstatný vliv i typ tepelné izolace.

Tento příspěvek nelze zahájit jinak, než že základ úspěchu jakéhokoliv vysoušení spočívá především v odstranění všech trvalých zdrojů vlhkosti, která do domu vniká zespodu (z důvodů špatné spodní hydroizolace) či shora (špatná střecha, okapy a svody).

Úvod

Je známo, že vysoušet dům znamená především intenzivně větrat. Například zimní větrání je považováno za velmi účinné, neboť studený vzduch zvenku, který se v místnosti ohřeje, je velmi suchý a může tedy vysušovat i zdivo. To je pravda, avšak tato metoda je vhodná k udržení hlavně malé vlhkosti vnitřního teplého vzduchu. Vysýchání stěn je „vedlejším produktem”, pomalé a jen částečné.

Další možností je intenzivní větrání na jaře, na podzim a v létě. Leckoho možná překvapí, že intenzita letního vysoušení může klidně dosahovat až desetinásobku „zimních” intenzit i větších.

Léto – ideální doba pro vysoušení

Teploty nad 20 i 30 °C, ostré slunce, které rozpálí fasádu na 40 až 50 °C. Dále možnost trvalého větrání otevřenými okny a dveřmi bez zbytečných tepelných ztrát a nutnosti topit. To je nejlepší doba.

Zdivo je porézní materiál a jeho vysoušení se děje jen tak, že se voda v kapalném skupenství nebo voda vázaná adsorpčními silami na chemickou strukturu zdiva nejprve odpaří do pórů a dutin zdiva. A až následně, jako vodní pára, se dopraví difúzí k povrchu zdiva a pak ven. Platí následující tvrzení:

Voda ve zdivu se může odpařovat do pórů, jen když je částečný tlak vodní páry v pórech menší, než tlak syté vodní páry. Vodní pára uniká z pórů difúzí ven, jen když je zde její částečný tlak větší, než částečný tlak vodní páry venku. Vysoušení zdiva je tím rychlejší (účinnější), čím větší zaujímají póry objem (čím je větší porozita) a tedy čím více vodní páry tento objem pojme.

Všechna tři tvrzení jsou v podstatě triviální a plynou z běžné zkušenosti. Pro kvantitativní ilustraci jsou na obr. 1. spočteny jednak částečné tlaky syté vodní páry při různých teplotách (vypočítané z Magnusova vzorce) a dále obsah syté vodní páry ve zdicím materiálu (vypočítané ze stavové rovnice ideálního plynu) s danou porozitou (70 % objemových).

Z obr. 1 vyplývá, že s rostoucí teplotou velmi rychle – exponenciálně – roste schopnost pórů pojmout vodní páru. Současně s tím dosahuje částečný tlak vodní páry velmi vysokých hodnot. Na obou těchto veličinách přímo závisí odpařování vlhkosti ze zdiva.

Když slunce rozpálí fasádu na 50 °C a případný infrazářič vnitřní stěny také, do pórů ve zdivu se při této teplotě vtěsná vodní pára o hustotě 69 g v jednom m³ zdiva a částečném tlaku 14 720 Pa! To je víc než 6× větší tlak vodní páry a víc než 5× vyšší koncentrace vodní páry v pórech a dutinách zdiva, než při pokojové teplotě 20 °C. Z pohledu vysoušení působí pak společně dva mechanizmy:

Při vysokých teplotách se do porézní stěny odpaří mnohem víc vodní páry. Vysoký částečný tlak vodní páry při vyšších teplotách intenzivně „vyhání” tuto páru ven, kde je částečný tlak páry mnohem menší. Při venkovní teplotě 30 °C a relativní vlhkosti 60 % je venku částečný tlak vodní páry jen 2 260 Pa, rozdíl tlaků v pórech a venku je pak 14 700 – 2 260 = = 12 440 Pa!

Vodní pára vedle toho difunduje i do místností uvnitř domu (rozdíl částečných tlaků vodní páry je větší než 12 310 Pa při plné nasycenosti vnitřního vzduchu párou). Aby i odpařování vlhkosti ze zdiva směrem dovnitř bylo co nejúčinnější, musíme v místnostech intenzivně větrat, tzn. odvádět párou nasycený vzduch ven a nahrazovat ho suchým vzduchem.

Vysoušení zdiva v přechodném období

Porovnejme to s „jarním” či podzimním počasím. Při teplotě 20 °C a venkovní relativní vlhkosti 60 % klesne venku hladina částečného tlaku vodní páry jen na úroveň 1435 Pa. Rozdíl tlaků vodní páry je pak jen 2390 Pa – 1435 Pa = 956 Pa. Tedy asi 13× menší. A přibližně 13× menší je také intenzita vysoušení.

Vysoušení zdiva v zimě

V zimě je venku chladno a doma vytápíme na 20 °C. Teplota ve zdivu klesá směrem ven až na úroveň venkovní teploty. Částečný tlak syté vodní páry v nejteplejších místech zdiva (pod vnitřním povrchem) je zhruba do 2 380 Pa. Venku však může být částečný tlak vodní páry velmi nízký. Např. při –15 °C a 80 % rel. vlhkosti dosahuje pouhých 167 Pa. To vytváří pro difúzi ven termodynamický hnací potenciál (rozdíl částečných tlaků vodní páry mezi zdivem a venkem) Δ_p cca do 2 000 Pa. To je proti létu sotva jen šestina. Navíc, do pórů zdiva se vtěsná sotva 1/5 vodní páry oproti letnímu příkladu výše. Zimní vysoušení ven je tak cca 6× menší, než v horkém, slunném létě. Přesto to ještě lze považovat za slušné podmínky pro vysoušení.

Je však třeba pamatovat, že zimní vysoušení ve směru dovnitř se děje jen z teplých míst zdiva pod vnitřním povrchem. Proto je třeba intenzivně větrat, aby v místnostech byla co nejnižší absolutní vlhkost (nízký částečný tlak páry). V opačném směru, tzn. ven, jsou podmínky pro odpařování – v rámci možností zimního vysoušení – dobré. Pára však může na své pouti ven v chladnějším místech zdiva přechodně kondenzovat.

Tepelné izolace brání vysoušení, polystyrénová více

Některé příspěvky i od velmi vážených autorů vliv venkovní tepelné izolace zlehčují. Fyzikálně však tyto tepelné izolace představují reálnou překážku. Demonstrujme to nejprve na podmínky v létě:

A) Budiž horký letní den, kdy ostré slunce ohřeje zdivo až k 50 °C. Tepelná izolace ale zaručí, že se ohřeje povrch kontaktní omítky, teplota zdiva pod izolací klesne zhruba na úroveň vnitřní teploty. To znamená pod úroveň venkovní teploty. Částečný tlak vodní páry v pórech zdiva spadne a přiblíží se částečnému tlaku páry v místnosti. V situaci podle obr. 1 bude tlakový rozdíl minimální, konkrétně 2 390 – 2 260 = = 130 Pa! Konkrétní letní situace se může o několik procent lišit. To ale nic nemění na tom, že vypařování vlhkosti ze zdiva ven v tomto období téměř zastaví. To platí pro obě běžné izolace, pro polystyrén i pro difúzně propustnou izolaci z minerální vlny.

Vypařování dovnitř to neřeší. Povrchová teplota mokrých zdí bude cca na úrovni vnitřní teploty a termodynamický difúzní potenciál při nedostatečném větrání bude Δ_p → 0. Zlepšení docílíme intenzivním větráním. Nejlepší, co v takovém případě můžeme udělat, je výrazné nahřátí vnitřních stěn v celé jejich tloušťce infrazářiči nebo pomocí mikrovln (o 10 až 20 °C či více nad teplotu vzduchu) při intenzivním větrání ventilátory. Mikrovlny navíc mění vodu přímo v páru.

B) Roli hraje i to, že polystyrénové izolace propouštějí vodní páru mnohem neochotněji, než minerální vata i než zdivo. Jejich faktor difúzního odporu μ ≈ 25 je až 5× horší, než u zdiva a cca 10× horší, než vaty. Odpařování mokrých zdí směrem ven tedy polystyrén navíc brzdí svojí mechanickou neprostupností pro páru. I v tomto případě a možná právě v něm je cesta pro odpařování právě přes interiér. Přitom pomůže sálavé nebo mikrovlnné prohřátí zdí zevnitř vysoko nad úroveň prostorových teplot (uvnitř i venku).

Co se týče zatepleného zdiva v zimě, tepelná izolace zvýší teplotu zdiva nad venkovní teplotu, při dnešních požadavcích na tepelnou izolaci prakticky na interiérovou teplotu. Částečný tlak vodní páry v pórech se vyšplhá na cca 2 390 Pa, zatímco venku, při teplotě –10 °C, bude maximálně 255 Pa. Znatelně se pak projeví výhoda minerální vaty, která difundující vodní páře prakticky neklade odpor. Vysoušení probíhá relativně dobře, i když jen zlomkem intenzity horkého letního slunného dne. Opět platí, že zahřátím obvodových stěn infra- nebo mikrovlnami – při intenzivním větrání – vysoušení na obě strany výrazně urychlíme. Tenkovrstvá omítka na izolaci by měla být co nejpropustnější pro difúzi vodní páry.

Snadno odtušíme, že v případě polystyrénové izolace je vysýchání směrem ven mnohem pomalejší, i když zevnitř ohříváme zeď. Vodní pára má pak nejsnazší cestu směrem dovnitř, kterou můžeme usnadnit jen intenzivním větráním chladným, a tedy suchým vzduchem.

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek, Jiří: Difúze vodní páry – veličiny, hodnoty a jednotky, Stavebnictví a interiér č. 11/2010

[2] Hejhálek, Jiří: Vysoušení vlhkého zdiva, Stavebnictví a int. 8/2010