Problema Condensului

PROBLEMA CONDENSULUI


Odata cu aparitia frigului se reflecta o crestere accentuata a cererii de tampalarie cu geam termoizolant. Orientarea beneficiarilor dupa Ť cel mai bun pret pe metru patrat ť este speculata de producatori prin diminuarea posibilitatilor de deschidere, feronerie cu anduranta scazuta, sisteme de profile depasite tehnic, serii specifice altor zone geografice, lipsa armaturii la tamplaria din PVC, geam termoizolant inferior calitativ, reducerea ancorelor de montaj, lipsa garantiei de buna executie. Se impune informarea cu privire la executant si furnizor de sisteme de profile, feronerie si geam termoizolant.
Aparent toate ferestrele moderne arata la fel.... In pofida utilizarii noilor sisteme de tamplarie/fatade cortina, achizitionate ca urmare a unor investitii substantiale, multi beneficiari semnaleaza probleme legate de aparitia sezonului rece. Analiza fenomenului include si identificarea precisa a cauzelor : proiectare, executie, montaj, exploatare, intretinere. Alegerea corecta a sistemelor inca din faza de proiectare face inutil efortul beneficiarului de a evita consecintele negative. Executia defectuasa, montajul incorect si exploatarea necorespunzatoare sunt cele mai frecvente cauze. Este suficienta prezenta uneia dintre acestea pentru aparitia condensului. Sezonul rece care se apropie ii ingrijoreaza pe multi beneficiari datorita umezelii si ciupercilor de mucegai, generate de condensul pe ferestre si pereti. Aparent toate ansamblurile de tamplarie moderne arata la fel. Se caracterizeaza prin design atractiv, diverse forme si culori, insa performantele ferestrelor cu pret scazut sunt influentate de executant. Dupa parcurgerea unui sezon rece, clientii observa ca schimbarea tamplariei nu aduce rezultate scontate. Multi invoca avantajele ferestrelor din lemn, la care ventilatia fortata rezolva prin neetansare problema excesului de umiditate.
Condensul apare atunci cand aerul din incinta este saturat de vapori. Ferestrele moderne etanseaza foarte bine, ceea ce contribuie la eliminarea risipei de energie. Ploaia, vantul si frigul nu patrund, insa, schimbul de aer cu exteriorul se face controlat, prin ventilatie si aerisiri periodice. Aparitia condensului ca urmare a vaporilor de apa existenti in aerul din incinta, reprezinta o problema cu implicatii deosebite. Din punct de vedere molecular, schimbul – la Ť suprafata de contact ť dintre aer si apa – este continuu, realizandu-se pe baza fenomenelor de evaporare si condensare. In conditii de temperatura si umiditate constante, exista un echilibru intre starea lichid-vapori a apei. Fenomenul de condens apare atunci cand aerul din interior este saturat de vapori, cantitatea ce poate fi absorbita de un volum de aer fiind dependenta de temperatura.
Conform datelor inscrise in tabelul de mai jos, se observa ca gradul de saturare a aerului cu vapori de apa creste odata cu temperatura.

Temperatura (grade C) Gradul de saturare (g/mc)
-10 2.14
0 4.8
10 9.4
20 17.3
30 30.3








Daca se lasa descoperit un recipient ce contine apa, cantitatea de aer care poate absorbi moleculele la nivelul suprafetei acesteia este foarte mare. In cazul in care gradul maxim de absorbtie (umiditatea relativa) nu este atins, aerul ramane nesaturat. Aerul saturat cu apa are o umiditate relativa de 100%. Calculul acesteia se poate efectua pe baza de formula. Conform testelor s-a determinat ca aerul cu temperatura de 20 °C poate absorbi maximum de 17.3 g de apa/mc. Daca acesta contine doar 8.7 g/mc, atunci umiditatea relativa este : f = 8.7 / 17.3 * 100% adica 50%.
Atingerea punctului de roua. Punctul de roua apare in situatia in care aerul, cu o anumita temperatura si umiditate relativa, nu mai poate absorbi o cantitate suplimentara de vapori. Aerul dintr-o incinta, cu o temperatura de 20 °C si o umiditate relativa de 50%, mai poate absorbi inca jumatate din cantitatea maxima posibila. Daca are loc o racire a aerului la 9.3 °C, umiditatea relativa va creste cu 100%. Aerul este astfel complet saturat cu vapori si atinge punctul de roua. Racirea peste acest nivel (9.3 °C) va avea ca rezultat formarea de condens, pentru ca aerul nu mai poate absorbi apa. Aerul cu temperatura de 20 °C, saturat cu 17.3 g de vapori/mc, prin racire la 10 °C (cantitatea maxima absorbita fiind de 9.4 g de vapori/mc), determina aparitia a 7.9 g de condens/mc.
Izolarea termica are un rol important. Temperatura peretilor incintei are un rol determinant in aparitia fenomenului de condens. In acest sens, este suficient ca temperatura unei suprafete ce vine in contact cu aerul sa se situeze sub cea a punctului de roua. Luand in calclul o valoare a temperaturii aerului de 20 °C si o umiditate relativa de 50%, in conditiile unei suprafete cu temperatura de 9 °C (sub cea a punctului de roua) se va forma condens. Prin incalzirea suprafetei la 15 °C (peste punctul de roua) se obtine eliminarea acestuia. Aerul din imediata apropiere elimina apa si determina o scadere a umiditatii relative, astfel incat punctul de roua nu mai este atins. Temperatura peretilor incintei depinde in mod direct de cea exterioara/interioara si de proprietatile de izolare. Intr-un spatiu interior standard (suprafata de 15 mp, 2.5 m inaltime, volum de 37.5 mc), aerul cu o temperatura de 23 °C si o umiditate relativa de 100% contine circa un litru de apa sub forma de vapori. Daca temperatura scade cu cateva grade, o parte din vapori vor condensa pe suprafetele reci, in special pe geam, toc, cercevea ...
Influenta etansarii necorespunzatoare. De regula, condensul apare acolo unde exista zone neetansate corespunzator. Circulatia aerului cald care traverseaza fereastra poate fi impiedicata accidental de un pervaz aplasat necorespunzator (acoperind sursa de incalzire), de fapt ce determina formarea de condens pe suprafata interioara a sticlei (de la partea interioara a ferestrei). Se recomanda alegerea adecvata si exploatarea ulterioara corecta a ansamblurilor de tamplarie prin utilizarea profilelor de aluminiu cu bariera termica, a celor din PVC multicamerale sau din lemn stratificat si folosirea geamurilor termoizolante cu emisivitate redusa (Low E). De asemenea, montajul corect al ferestrelor (spre partea interioara, in zona calda) si realizare unei etansari adecvate vor impiedica patrunderea umezelii catre interior, evitandu-se astfel aparitia condensului. Geamul termoizolant cu emisivitate redusa Low E si cel termoizolant standard difera prin nivelul de temperatura pentru foaia de sticla din interior. Temperatura sticlei interioare este : Tgli = Ti+k * (Ta-Ti)/ i, iar cea a sticlei exterioare : Tgla = Ta+k * (Ti-Ta)/ a, unde Tgli/Tgla reprezinta temperatura foii interioare / exterioare de sticla ; Ti(temperatura incintei), Ta (temperatura externa) ; k (valoarea coeficientului de transfer termic al ansamblului termoizolant) si i/ a (rezistente de transfer termic conform DIN 4108/IV). Pentru un geam termoizolant standard (k = 3.0 W/mpK), temperatura exterioara (-15 °C) si interioara (20 °C), temperatura foilor de sticla este : Tgli=20+3.0*(-15-20)/8=6.9 °C, iar Tgla=-15+3.0*(20+15)/23=-10.4 °C. La temperaturi interioare si exterioare constante, foaia de sticla interioara va fi cu atat mai calda cu cat coeficientul de transfer termic pentru geamul termoizolant este mai redus.
Temperatura foilor de sticla la geamuri termoizolante :

Sticla exterioara
(temperatura exterioara -15 °C) Valoarea k a geamului Sticla interioara
(temperatura incintei 20 °C)
-6.2 °C 5.8 -5.4 °C
-10.4 °C 3.0 +6.9 °C
-13.0 °C 1.3 +14.3 °C
-13.9 °C 0.7 +16.9 °C

Surse suplimentare generatoare de vapori. Aparitia de condens pe foaia de sticla din interior se produce atunci cand exista o umiditate ridicata a aerului din incinta, iar suprafata sticlei la interior este rece. Formarea condensului pe partea interioara a geamului are loc in urmatoarele situatii :
- existenta surselor generatoare de vapori : activitati casnice, baie, bucatarie ... (intr-o incinta standard, cu patru persoane, aerul este alimentat cu o cantitate de vapori de pana la 3 litri/zi)
- prepararea zilnica a hranei (utilizrea aragazului) genereaza o cantitate de abur de pana la 2 litri
- eliminarea prin respiratie a unei cantitati suplimentare de vapori determina o crestere a umiditatii, ce are ca rezultat formarea de condens, mai ales in timpul sezonului rece. Intr-un spatiu interior standard, vaporii rezultati prin respiratie alimenteaza zilnic aerul din interior cu 1-2 litri de apa.
De asemenea, prezenta plantelor ornamentale, amplasarea necorespunzatoare a surselor de incalzire si a glafurilor, opturarea circulatiei aerului prin draperii sau jaluzele si puntile termice reprezinta alti factori care contribuie la aparitia condensului.
Piscinele acoperite cu vitraj termoizolant. O influenta importanta la aparitia condensului pe suprafata sticlei interioare o are coeficientul de transfer termic Ť k ť al geamului termoizolant. La o piscina acoperita cu vitraj termoizolant, formarea de condens poate fi evitata prin utilizarea unor geamuri cu emisivitate redusa Low E. La o temperatura interioara de 28 °C si umiditate relativa de 50%, punctul de roua este atins la scaderea temperaturii sub 16.6 °C. Daca incinta este acoperita cu geam termoizolant standard (k = 3 W/mpK), la o temperatura exterioara de -10 °C, foaia de sticla la interior are o temperatura de aproximativ 13.8 °C (sub punctul de roua), situatie in care se formeaza condens. Pentru geam termoizolant Low E (k = 1.3 W/mpK), condensul nu se produce, temperatura sticlei interioare fiind mult peste punctul de roua (Tgli=28+1.3*(-10-28)/8=24.8 °C). Geamurile izolante cu coeficient redus de transfer termic reprezinta solutia optima de combatere a aparitiei condensului pe suprafata interioara a ferestrei. Cu cat valoarea Ť k ť este mai mica, cu atat creste temperatura sticlei interioare si scade posibilitatea formarii de condens.
Interpretarea diagramei punctului de roua. Specialistii au realizat, pe baza testelor, o diagrama care permite determinarea exacta a punctului de roua, luand in calcul mai multi parametri (valoarea Ť k ť, temperatura incintei, temperatura exterioara si umiditataea relativa a aerului). Pentru temperatura incintei de 22 °C si cea exterioara de -20 °C, prin utilizarea unui geam termoizolator ce are coeficient de transfer termic k = 1.7 W/mpK, se poate obtine umiditatea relativa la care apare condens pe suprafata interioara a sticlei. Pentru efectuarea determinarii, se urmareste graficul pornind de la axa care indica temperatura incintei si se traseaza o linie orizontala pana la intersectia acesteia cu linia de curba care arata temperatura exterioara de -20 °C. Din punctul de incidenta se ridica o verticala pana la intersectia cu linia de curba care reprezinta nivelul valorii k = 1.7 W/mpK, apoi se traseaza o linie orizontala pana la marginea diagramei. S-a obtinut astfel o valoare a umiditatii relative a aerului de 58%, la care apare condens. Practic, la temperaturi sub -20 °C pentru exterior si 22 °C pentru incinta, condensul este o certitudine. Diagrama ofera raspuns oricaror interpolari, in functie de situatii corecte.
Comparatie intre geamuri termoizolante. Cu ajutorul diagramei, se detemina valoarea temperaturii exterioare la care se formeaza condens pe foaia de sticla din interior pentru : geam termoizolant k = 1.1 W/mpK si geam termoizolant k = 3.0 W/mpK. Temperatura incintei este de 21 °C si umiditatea relativa de 50%. Initial se traseaza pe diagrama liniile orizontale care marcheaza nivelul de umiditate (50%) si temperatura incintei (21 °C). Pentru k = 1.1 W/mpK se determina punctul de intersectie a liniei aferente umiditatii relative cu cea de curba a coeficientului de transfer termic. Apoi, se traseaza o perpendiculara pe linia temperaturii incintei, iar din punctul respectiv se coboara o linie de curba ce ofera, prin interpolare, valoarea temperaturii exterioare (-48 °C). S-a obtinut nivelul de temperatura exterioara la care apare condens in cazul utilizarii unui geam termoizolat cu k = 1.1 W/mpK, in conditiile temperaturii incintei de 21 °C si ale unei umiditati relative de 50%. Similar, s-a determinat pentru geamul termoizolant k = 3.0 W/mpK temperatura exterioara de numai -8 °C la care apare condensul. Pe baza argumentelor stiintifice si tehnice, rezulta ca geamurile termoizolante cu coeficient de transfer termic redus asigura atat economie de energie, cat si confort sporit, prin evitatrea formarii de condens.
Influenta puntilor termice. Chiar daca se utilizeaza geamuri cu grad inalt de izolare termica, fenomenul de condens se poate extinde asupra altor structuri din jurul ferestrei, datorita existentei puntilor termice. Acestea apar in conditiile in care exista o diferenta de temperatura intre suprafata respectiva si cea limitrofa, determinata de un curent de aer cald suplimentar sau de o temperatura interna scazuta a suprafetelor. La ferestre, puntile termice apar – inevitabil – la nivelul legaturii intre toc si peretele exterior, datorita conductivitatii termice diferite a diverselor materiale si a geometriei componentelor. Montajul necorespunzator al ta mplariei in golul din perete poate aduce la o deformare puternica a izotermei si implicit la pierderi de energie. Inainte de realizarea montajului, este recomandabil sa se calculeze traseul izotermei cu ajutorul diagramelor pentru a obtine pozitia optima de instalare. Astfel, se previne, aparitia de condens la nivelul rostului intern de legatura.
Umiditatea excesiva genereaza aparitia ciupercii de mucegai. Dupa instalarea noilor ferestre, datorita aerisirii insuficiente, apare ciuperca de mucegai pe suprafetele reci ale peretilor. De regula, la renovare si modernizare se efectueaza schimbarea ferestrelor si a sistemului de incalzire. Se elimina astfel aerisirea fortata, ferestrele fiind acum etanse. Sunt necesare aerisiri repetate pentru eliminarea umezelii in exces din interior, care favorizeaza aparitia de mucegai. Aceasta risipa de energie nu poate fi evitata. Specialistii sustin ca, in 90% dintre situatiile in care a aparut ciuperca de mucegai, a existat umiditate excesiva, generata de activitati zilnice. Studiile atesta ca majoritatea ciupercilor se dezvolta optim la o umiditate relativa cuprinsa intre 80 si 95%. Eliminarea aerului consumat, cald si umed, concomitent cu patrunderea de aer proaspat, rece si uscat, se realizeaza cu cedare de energie catre exterior. Pierderea este eliminata prin aerisiri de scurta durata. Noile modele de ferestre reflecta rezultatele cercetarilor efectuate in scopul eliminarii cauzelor ce genereaza aparitia condensului si, implicit, a ciupercii de mucegai. Furnizorii de profile au conceput sisteme integrate de aerisire, dezvoltand solutii practice, care permit schimbul controlat de aer cu exteriorul si eliminarea excesului de umiditate.

Punctul de roua al aerului, in functie de temperatura si umiditatea relativa

Temperatura aerului in şC Punctul de roua in şC la o umiditate relativa de :
30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95%
30 10.5 12.9 14.9 16.8 18.4 20.0 21.4 22.7 23.9 25.1 26.2 27.2 28.2 29.1
29 9.7 12.0 14.0 15.9 17.5 19.0 20.4 21.7 23.0 24.1 25.2 26.2 27.2 28.1
28 8.8 11.1 13.1 15.0 16.6 18.1 19.5 20.8 22.0 23.2 24.2 25.2 26.2 27.1
27 8.0 10.2 12.2 14.1 15.7 17.2 18.6 19.9 21.1 22.2 23.3 24.3 25.2 26.1
26 7.1 9.4 11.4 13.2 14.8 16.3 17.6 18.9 20.1 21.2 22.3 23.3 24.2 25.1
25 6.2 8.5 10.5 12.2 13.9 15.3 1.7 18.0 19.1 20.3 21.3 22.3 23.2 24.1
24 5.4 7.6 9.6 11.3 12.9 14.4 15.8 17.0 18.2 19.3 20.3 21.3 22.3 23.1
23 4.5 6.7 8.7 10.4 12.0 13.5 14.8 16.1 17.2 18.3 19.4 20.3 21.3 22.2
22 3.6 5.9 7.8 9.5 11.1 12.5 13.9 15.1 16.3 17.4 18.4 19.4 20.3 21.1
21 2.8 5.30 6.9 8.6 10.2 11.6 12.9 14.2 15.3 16.4 17.4 18.4 19.3 20.2
20 1.9 4.1 6.0 7.7 9.3 10.7 12.0 13.2 14.4 15.4 16.4 17.4 18.3 19.2
19 1.0 3.2 5.1 6.8 8.3 9.8 11.1 12.3 13.4 14.5 15.5 16.4 17.3 18.2
18 0.2 2.3 4.25.9 7.4 8.8 10.1 11.3 12.5 13.5 14.5 15.5 16.4 17.3 18.2
17 0.2 2.3 4.2 5.9 7.4 8.8 10.1 11.3 12.5 13.5 14.5 15.4 16.3 17.2
16 -0.6 1.4 3.3 5.0 6.5 7.9 9.2 10.4 11.5 12.5 13.5 14.5 15.3 16.2
15 -2.2 -0.3 1.5 3.2 4.7 6.1 7.3 8.5 9.6 10.6 11.6 12.5 13.4 14.2
14 -2.9 -1.0 0.6 2.3 3.7 5.1 6.4 7.5 8.6 9.6 10.6 11.5 12.4 13.2
13 -3.7 -1.9 -0.1 1.3 2.8 4.2 5.5 6.6 7.7 8.7 9.6 10.5 11.4 12.2
12 -4.5 -2.6 -1.0 0.4 1.9 3.2 4.5 5.7 6.7 7.7 8.7 9.6 10.4 11.2
11 -5.2 -3.4 -1.8 -0.4 1.0 2.3 3.5 4.7 5.8 6.7 7.7 8.6 9.4 10.2
10 -6.0 -4.2 -2.6 -1.2 0.1 1.4 2.6 3.7 4.8 5.8 6.7 7.6 8.4 9.2