Cap 04-2006   MICROCLIMATUL ŞI TERMOPANUL ! (partea 2-a)

Dr.-Ing. Teodor TERETEAN

De ce plâng …termopanele

Pe suprafaţa interioară a sticlei de termopan şi/sau a pereţilor nu se produce nici un fel de condens dacă nu se ating condiţiile de saturaţie.

Saturaţia vaporilor de apă, în zonele de lângă ferestre sau pereţii reci (şi deci producerea condensului pe acestea), este favorizată de:

-            creşterea cantităţii de vapori de apă la 1 kg de aer peste anumite valori, mărindu-se presiunea (parţială) a vaporilor de apă, către valoarea de saturaţie şi/sau

-            scăderea temperaturii suprafeţelor interioare ale încăperilor (pereţi, sticle de geam, diferite obiecte aduse reci de afară etc.) sub temperatura punctului de rouă.

Condensarea este mai intensă atunci când acţionează simultan ambele tendinţe, adică se produce atât mărirea cantităţii de vapori de apă din aer (prin respiraţia şi/sau transpiraţia oamenilor şi a animalelor de apartament, îmbăierea oamenilor, preparatul mâncărurilor, spălatul rufelor etc.), cât şi scăderea temperaturii suprafeţelor interioare (peretele este insuficient izolat termic, termopanul este de fabricaţie îndoielnică, în încăpere temperatura aerului este prea scăzuta etc.).

 

Cele trei zone ale termopanului

Folosirea geamurilor termopan în clădirile de locuit, datorită etanşeizării ferestrelor şi a apariţiei, în anumite condiţii a condensului, a condus la un studiu aprofundat de către specialişti, a acestor elemente de închidere.

S-a constatat că o fereastră termopan are 3 zone distincte de temperatură:

-            zona ramei, cu dispunere perimetrală, cuprinzând exclusiv rama (executată de ex. din PVC, aluminiu etc.);

-            zona muchiei geamului, de asemenea perimetrală, dar din suprafaţa geamului (are o lăţime de cca. 130 mm, de jur-împrejurul sticlei propriu-zise);

-            zona de nucleu a geamului, care cuprinde ceea ce a mai rămas din întreaga arie a ferestrei.

Este evident că ultima zonă, cea mai importanta d.p.d.v. al economiei de energie, este cu atât mai mare cu cât fereastra este mai mare.

În cazul ferestrei de dimensiuni uzuale zona ramei ocupă cca. 10%, zona muchiei geamului ocupă cca. 20% iar zona de nucleu a geamului ocupă cca. 70% din aria totală a ferestrei.

Gradul de izolare termică maximă îl oferă zonele de nucleu şi de muchie a geamului, în aceasta ordine.

Zona ramei este cea care generează o pierdere mai accentuată de căldură, ceea ce favorizează producerea primului condens pe sticla de lângă ramă.

De aici şi grija producătorilor de ferestre termopan de a fabrica rame cu soluţii tehnice îmbunătăţite.

 

Umezeala degajată de la ocupanţi

Manualele de ventilare şi climatizare ne arată că ocupanţii unei încăperi sunt primele surse de producere a umezelii.

Pentru fixarea ideilor vom arată că un ocupant, în stare de repaus, degajă în timp de o oră cca. 50 grame vapori de apă.

În aceste condiţii într-o încăpere (de ex. un dormitor), având volumul ocupat numai de aer de cca. 30 m3, cu temperatura aerului interior de +22 oC, prevăzută cu ferestre termopan bine închise, un singur ocupant saturează aerul cu vapori de apă în cca. 10 ore (umiditatea relativă devine 100%), iar 2 ocupanţi în cca. 5 ore.

Aceasta situaţie ne indică faptul că în actualele încăperi, cu volum relativ mic, prin simpla lor ocupare (fără aerisire), atingerea stării de saturare a volumului cu vapori de apă în câteva ore este o realitate frecventă.

 

Temperatura feţei interiare a ferestrei termopan

Într-o încăpere care, are un perete exterior, primul loc în care se poate produce condensul este fereastra.

Temperatura feţei interioare a ferestrei este esenţială în declanşarea procesului de condensare.

Fără a complica expunerea, în continuare se prezintă pe scurt, rezultatele unor calcule făcute pentru 2 tipuri de ferestre tip termopan.

Exemplul 3: fereastră izolată termic superior. A fost aleasă o fereastră cu un coeficient global de transfer termic de 2,60 W/m2*K (fereastră cu rama izolată termic, din aluminiu, cu 2 sticle, emisivitate scăzută e= 0,20 pe faţa 2 sau 3, distanţă între sticle de 12,7 mm, umplută cu aer).

În cazul în care afară sunt –5 oC şi în încăpere +20 oC, temperatura feţei interioare a ferestrei scade la +12 oC, caz în care condensarea începe imediat ce aerul depăşeşte 8,8 grame vapori de apă / kg aer uscat, iar umiditatea relativă corespondentă depăşeşte valoarea de 60%.

Dacă afară ar fi –20 oC, înăuntru +20 oC, aceeaşi fereastră ar avea +7 oC, condensarea începând la depăşirea valorilor de 6,2 g vapori/ kg aer, respectiv umiditatea relativă corespondentă sare de 42%.

Exemplul 4: fereastră izolată termic moderat. În acest caz fereastra ar avea un coeficient global de transfer termic de 3,22 W/m2*K (fereastra anterioară, dar fără strat de protecţie low-e).

În cazul în care afară sunt –5 oC şi în încăpere +20 oC, temperatura feţei interioare a ferestrei scade la +10 oC, caz în care condensarea începe imediat ce aerul depăşeşte 7,6 grame vapori de apă / kg aer uscat, iar umiditatea relativă corespondentă depăşeşte valoarea de 52%.

Dacă afară ar fi –20 oC, înăuntru +20 oC, aceeaşi fereastră ar avea +4 oC, condensarea începând la depăşirea valorilor de 5,1 g vapori/ kg aer, respectiv umiditatea relativă ar depăşi 34%.

 

Analiza unui caz semnalat

Una din constantele noastre cititoare, D-na Elena B. (m…e@yahoo.com), căreia îi mulţumim şi pe această cale, ne trimite o scrisoare din care spicuim:

”… sunt un fidel cititor al revistei DOMUS si DOMUS UTIL, revista in care aveţi un articol permanent…

Din luna mai 2005 sunt beneficiara unei tâmplarii PVC (PROFIL TRICAMERAL …) cu geam termopan low-e.

    Odată cu scăderea temperaturii exterioare sub 0 oC, pe foaia de geam dinspre cameră (deci nu între foi) se formează un strat de abur (care peste noapte se transformă în "broboane de apa"), cu atât mai înalt cu cat temperatura este mai scăzută.

    Am solicitat firmei producătoare (de la care am certificat de garanţie şi instrucţiuni de folosire) să găsească o soluţie la acest fenomen şi mi s-au prezentat următoarele cauze :

     - umiditate în cameră ;

     - sursa de căldură nu este chiar sub geam ;

     - aşa se întâmplă in primul an ;

     - mi s-a sugerat chiar să nu mai dorm în cameră şi să şterg geamul.

   La insistenţele mele a venit cineva de la firmă care a măsurat umiditatea în cameră şi temperatura pe geam.

   Acestea au fost :

      - 60% umiditate in cameră

      - 19 oC temperatura pe geam (la interior)

   Reprezentantul firmei a considerat ca dacă întoarce foaia de geam LOW-E se rezolvă problema, ceea ce nu s-a întâmplat.

… aş dori să-mi explicaţi ce fenomen se produce si ce măsuri aş putea să iau.”

De la bun început facem observaţia că, existenţa protecţiei de emisivitate pe faţa 2 sau 3 a feţelor din interiorul geamului dublu termopan, nu conduce la modificări ale gradului de izolare termică a acestuia; deci, întoarcerea geamului în ramă nu schimbă comportamentul său termic.

Tot astfel, este de aşteptat ca fereastra să nu îşi modifice proprietăţile termoizolatoare după trecerea primului an de existenţă; este adevărat că, dacă garniturile de etanşare se deteriorează, prin fereastră se va produce o ventilare naturală permanentă şi nu s-ar mai produce (în încăpere) acumularea de vapori de apă; dar acesta nu este modul normal de funcţionare a unei ferestre tip termopan.

Pe scurt, alte comentarii ale noastre sunt:

1.       Datele din teren sunt extrem de sărace, situaţie în care se pot face doar unele supoziţii;

2.       Astfel, nu au fost precizate unele date de bază, cum ar fi: (a) coeficientul global de transfer termic al geamului termopan (în W/m2*K), necesar a fi înscris de vânzător în certificatul de garanţie, (b) valoarea temperaturii exterioare a aerului în timpul măsurătorilor efectuate, la faţa locului, (c) condiţiile climatice exterioare uzuale (oraşul în care se află clădirea), (d) date referitoare la clădire (alcătuire pereţi si acoperiş, orientare fereastră etc.).

3.       Totuşi, dacă admitem că temperatura feţei interioare a geamului (pe care s-a aflat condens în timpul măsurătorii) a fost de  +19 oC şi în cameră umiditatea relativă a fost de 60%, din diagrama psihrometrică rezultă că:

-       Fie temperatura punctului de rouă a fost (de cel puţin) +19 oC, caz în care umiditatea absolută ar fi fost de cca. 13,6 grame vapori/ kg de aer uscat, iar temperatura aerului din încăpere ar fi trebuit sa fie cca. +27,3 oC (situaţie mai greu de crezut !);

-       Fie măsurătorile au fost eronate, executate pe grabă, incomplet.

4.       În continuarea analizei am putea, totuşi, presupune că temperatura aerului din încăpere ar fi fost de cca. +21 oC (situaţie mai uşor de crezut), caz în care, la 60% umiditate relativă, temperatura feţei interioare a geamului (pe care se afla condens în timpul măsurătorii) a fost de  +13,2 oC (care ar fi fost şi temperatura punctului de rouă); în consecinţă umiditatea absolută a aerului din cameră era de cca. 9,5 grame de vapori de apă (situaţie credibilă !).

5.       Este adevărat că, dacă sub geamul de termopan, s-ar afla un radiator, acesta ar fi spălat de aerul cald, temperatura feţei interioare a geamului ar creşte, îndepărtându-se de punctul de rouă (anulând pericolul de producere a condensului).

6.       Din experienţa noastră, la o instalaţie de încălzire centrală bine reglată, care furnizează agent termic în radiatoare după Normativele Tehnice existente şi realizează într-o încăpere o temperatură de cca. +23 oC, temperatura aerului care se ridică de la radiator (spălând fereastra) ar avea peste +40 oC şi ar îndepărta pericolul de condens.

7.       Ce ne facem însă în cazul în care avem termopane montate în uşa de la balcon, în faţa căreia nu putem monta radiatoare ?

8.       Din păcate, cauzele reale care au condus la nemulţumirea clientului, în speţă D-na Elena B., nu pot fi puse în evidenţă decât prin măsurări complete, la faţa locului, efectuate de către personal specializat, în condiţii reale de exploatare (de ex. trebuie ştiute şi sursele interioare reale producătoare de umiditate).

 

Concluzii practice

1.       Este bine să ştim, de la bun început, că un geam termopan închide ermetic fereastra, pe aici ne-mai-fiind posibilă nici-o infiltrare întâmplătoare de aer; prin fereastra termopan aerul proaspăt (luat de afară), poate pătrunde numai prin deschiderea acesteia într-una din cele două poziţii posibile: laterală („clasică”; deschidere largă) sau batantă („aplecată”; deschidere îngustă);

2.       La cumpărarea unui geam termopan vânzătorul trebuie să înscrie, în certificatul de garanţie, coeficientul global de transfer termic asigurat de geam (în W/m2*K); în mod ideal, clientul va cere sfatul unui specialist în privinţa valorii necesare pentru viitorul geam cumpărat;

3.       Într-un apartament, dotat cu geamuri termopan, trebuie să se afle cel puţin un higrometru (aparat de perete, de mărimea unui termometru cu ac, rotund), care indică în permanenţă umiditatea relativă din încăpere;

4.       În cazul în care apare condens, admiţând că geamul este corespunzător executat/livrat, pe de o parte, este necesară reducerea surselor de umezeală din încăpere, iar pe de altă parte, micşorarea cantităţii de vapori de apă aflaţi în încăpere prin ventilarea acesteia, imediat ce umiditatea relativă depăşeşte valorile de condens (deschiderea geamului termopan în „poziţia batantă”);

5.       În orice caz, folosirea „termopanelor” presupune o schimbare de comportament a locatarilor în privinţa „aerisirii mai dese” a încăperilor, mai ales iarna;

6.       În cazul în care geamul este necorespunzător (de ex. prezintă nejustificat temperaturi prea scăzute pe faţa interioară, nu este etanş etc.), se poate cere înlocuirea acestuia;

7.       În cazuri excepţionale, se poate procura un aparat de dezumidificare a aerului din încăpere (soluţie ceva mai scumpă).

8.       Dacă umezeala apare şi pe pereţi, pericolul este extrem de mare: apariţia ciupercilor de perete, situaţie dăunătoare sănătăţii noastre.

9.       Oricare specialist în climatizare-ventilare poate prezenta, pentru fiecare caz în parte, date referitoare la comportamentul geamului termopan în încăperea la care a fost montat; poate de asemenea, să confirme sau nu, buna funcţionare a ferestrei termopan.

10.  În acelaşi timp, fiecare utilizator poate prin încercări practice, ajutat de un termometru şi un higrometru de cameră, să afle valorile de temperatură şi umiditate relativă pentru situaţiile în care apare condensul (termopanul fiind bine realizat) şi să le evite prin măsuri, tehnice şi de comportament, adecvate.

In ceea ce ne priveşte, cu toate dezagramentele semnalate mai înainte, considerăm că utilizarea geamurilor termopan reprezintă, pentru apartamentele noastre, o soluţie bună, corectă, aducătoare de economii la bugetul alocat pentru încălzirea (iarna) sau răcirea (vara) clădirilor, care în timp îşi va dovedi utilitatea practică.

Articol publicat în Revista UTIL, Anul V, nr. 4/2006 (partea II-a)

<<< înapoi