Adaptarea la modificarile climatice – umezirea excesiva a subsolurilor vara

Problemele de umiditate in cladiri constituie un capitol important al higrotermicii constructiilor, care au fost studiate si sunt prezentate in manualele de referinta /1,2,3/, considerand mai ales:

• sistemele constructive traditi­onale caracterizate prin masivitatea peretilor cu zidarii din materiale ceramice sau beton celular autocla­vizat si planseelor de beton armat;

• conditiile climatice normale din zonele cu clima temperata, unde pre­ocuparea principala a fost protectia impotriva temperaturilor cobo­rate iarna, in restul anului exigentele de igiena si confort fiind satisfacute prin ventilarea naturala a incaperilor, daca se mentin deschise ferestrele, in special noaptea.

Modificarile climatice resimtite in ultimul deceniu aduc in actualitate probleme noi, similare cu cele din zonele tropicale umede /4/. Cauzele „incalzirii globale“ pot fi, inca, discutate, dar efectele acesteia sunt evidente, in special in emisfera nordica si este probabil ca se vor accentua in continuare.

Le resimtim puternic in toata tara prin:

• valori extreme ale temperaturii exterioare iarna si vara, care persista perioade lungi;

• temperatura aerului exterior vara, cu mentiunea ca supra­fetele negre expuse la radiatia solara depasesc frecvent 80 0C, iar indicele de temperatura-umezeala (THI) trece zilnic de valoarea 80 con­siderata admisibila;

• episoade neobisnuite de inza­peziri si de ploi abundente cu debite peste 50 l/m2, urmate de inundatii si alunecari de teren catastrofale.

Toate acestea au legatura cu umiditatea excesiva de care sufera vara multe incaperi din constructiile civile si mai ales cele situate la subsol, demisol sau cele unde func­tioneaza indelung aparate de aer conditionat. Primul semnal apare cand tevile interioare de alimentare cu apa rece devin umede din cauza unui fenomen de condens accentuat, desi in incaperi nu exista surse de vapori de apa in functiune (dus, vase care fierb descoperite, rufe puse la uscat etc.).

Indicele de temperatura-umezeala THI, la exterior

Exista mai multi indicatori referitori la starea de confort determinata de temperatura si umiditatea aerului in incaperi.

THI este un indicator care apare in buletinele meteorologice, pentru a caracteriza climatul, fara ca semnificatia lui exacta sa fie cunoscuta de populatie si de constructori.

Notat prescurtat THI (Temperature-Humidity Index), denumit uneori indexul de disconfort, exprima efectul combinat al temperaturii (in grade Fahrenheit) si al umiditatii relative a aerului (%), vara, in spatii deschise /6/; valoarea lui poate fi calculata cu una din ecuatiile:

THI = 0,4 (T_d + T_w) + 15           (1)

THI = 0,55 T_d + 0,2 T_dp +17,5  (2)

THI = T_d – (0,55 – RH) (T_d – 58) (3)

Semnificatia notatiilor, derivate din engleza, (d – dry, w – wet) este:

T_d – temperatura termometrului cu bulb uscat (0F);

T_w – temperatura termometrului cu bulb umed (0F);

T_dp        – temperatura punctului de roua (0F);

RH – umiditatea relativa a aerului (%).

Indicatorul THI este foarte sensibil in domeniul 70 – 80. Se considera ca aproape jumatate din persoane se simt neconfortabil vara daca THI este egal cu 70. La THI = 79, majoritatea se simt foarte prost.

Indicatorul THI tine seama ca la umiditati relative mari transpiratia corpului uman se evapora greu si din aceasta cauza nu poate contribui destul la racirea lui.

Exprimand starea grava de incon­fort, oamenii nu se plang atat de caldura cat de zapuseala sau de nadu­seala, constatand ca trans­piratia abundenta nu se poate usca. In vara anului 2010, in Romania THI a avut timp indelungat valori peste 80.

Acest indicator nu considera radiatia solara directa care este defavo­rabila si nici viteza vantului care este favo­rabila si nu se utili­zeaza pentru spatii inchise (incaperi).

Trebuie stiut ca in 1985 the National Weather Service din SUA a adoptat indicele temperaturii aparente HI (Heat Index), in locul THI, /7/.

In general, daca indicele HI atinge valoarea 90, se recomanda ca persoanele sa nu stea mult la exterior. In conditiile depasirii valorii HI = 105, oamenii se afla in pericol.

Umiditatea foarte ridicata (peste 85%) in asociere cu temperaturi peste 27 0C produce senzatia acuta de sufo­care si poate provoca dezvoltarea in aer a sporilor de mucegai sau a altor ciuperci nocive sanatatii umane.

Exista, insa, senzatia de disconfort si in conditiile unei umiditati prea scazute (sub 35%), atunci aparand simptomele de iritare a cailor respiratorii din cauza particulelor de praf si uscaciunii aerului.

De asemenea, la umiditati sub 45% aerul este incarcat electrostatic si poate provoca descarcari electrice mai ales la atingerea obiectelor de plastic sau de lana /9/.

Umiditatea incaperilor ventilate

• La parter si nivelurile superioare, mai tot timpul iarna si uneori chiar in anotimpurile de tranzitie, temperatura medie a aerului din incaperi, ziua si noaptea, este mai ridicata decat la exterior, fiind de 20…22 0C. Vara, temperatura medie din incaperi poate fi, de asemenea, putin mai ridicata decat cea din exterior, tinand seama de media pentru 24 ore. Exceptie face cazul cand, din cauza zilelor fierbinti, se folosesc intermitent aparate de aer condi­tionat si aceasta se intampla daca temperatura exterioara este, ziua, de cca. 34 0C – 40 0C iar umiditatea relativa de cca. 80 %. Astfel la interiorul cladirilor se poate mentine o tempe­ratura de 20…24 0C. Se stie ca aerul are umiditati absolute maxime (g_vap) la m3 de aer care cresc cu tempe­ratura. Cand se ating aceste umiditati maxime, apar roua, condens si ceata.

Considerand aerul exterior la temperatura de 40 0C si umiditatea relativa de 80%, rezulta umiditatea absoluta (continutul de vapori)

U_ae = 0,80 x 51,5 = 41,20 g/m3

In interior, la 22 0C, umiditatea relativa 100% (adica 19,40 g_vap/m3), nu poate fi depasita.

Cu fiecare metru cub de aer care patrunde in cladire, vine si un plus de vapori de apa

41,20 – 19,40 = 21,80 g_apa /m3

care este absorbit de elemen­tele de constructie si de obiectele din incaperi sau se depune pe supra­fetele cele mai reci (condens). Cantitatea trebuie inmultita cu volumul de aer ventilat care intra in cladire in intervalul considerat.

Rezultatul este considerabil, daca aerul evacuat nu contribuie la elimi­narea vaporilor de apa. Se produce, deci, un efect de pompare a vaporilor de apa catre interiorul cladirii si ar fi bine ca, prin utilizarea aparatelor de aer conditionat, temperatura interioara sa nu coboare mai mult decat este strict necesar (de regula 5 0C).

• In incaperile situate la subsol si la demisol, pamantul este aproape totdeauna umed, apa migrand sub forme variate datorita unei diferente de presiune hidrostatica, prin ascensiune capilara sau prin difuzia vapo­rilor si osmoza. Astfel exista o tendinta permanenta de umezire a elementelor de constructie aflate in contact cu pamantul. O proiectare judicioasa previne acest efect prin hidroizolatii orizontale si verticale:

– o folie de polietilena sau o pelicula de bitum impotriva apelor fara presiune si a vaporilor de apa. Un strat filtrant de pietris, dispus sub stratul suport al hidroizolatiei, este necesar.

– hidroizolatii puternice din straturi succesive de bitum pe suport textil sau din alte materiale impermeabile dispuse intre doua straturi de beton armat, impotriva apelor cu presiune (atunci cand nivelul apei subterane depaseste pe cel al hidroizolatiei orizontale).

Problema trebuie solutionata pe baza unui studiu geotehnic din care sa rezulte nivelul maxim al apelor subterane pe amplasament, de unde incepe ascensiunea capilara a apei.

Trebuie observat ca aceasta forma de migratie se manifesta la inaltimi cu atat mai mari, cu cat capilarele sunt mai inguste. Cand nivelul subteran maxim este la cel putin 3 m sub fundatii iar pamantul din sapatura este aparent uscat si daca se dispune un strat de pietris care sa intrerupa migratia capilara a apei, aceasta nu inseamna ca se poate renunta la hidroizolatie. Motivul este ca apa sub forma de vapori trece prin stratul de pietris dar si ca baza cladirii este expusa la diverse surse accidentale de apa (terenul nesis­tematizat, defectarea unor conducte, infiltratii cauzate de ploi si de topirea zapezii, intretinerea unor plantatii, lipsa trotuarelor si rigolelor cu panta convenabila).

Presupunand ca aceste conditii sunt indeplinite, ramane tendinta de umezire vara, cand aerul exterior este foarte cald si umed, iar in incaperile de la subsol si chiar la demisol (orientate defavorabil) apare umezeala din cauza condensului pe suprafetele mai reci din subsol sau demisol.

Considerand ca temperatura inte­rioara este de 18 0C, (mai coborata decat la etaje) continutul de apa poate fi cel mult de 15,40 g_apa/m3_aer  rezultand un exces de 41,20 – 15,40 = 25,80 g_apa/m3.

Aceasta este o cauza de umezire in special ziua si, deci, ferestrele trebuie sa ramana inchise. Ventilarea naturala sau mecanica poate fi utila pentru uscarea incaperilor doar daca temperatura si umiditatea exterioara ar cobori (indice THI sub 80). Un ventilator ar putea fi eficace numai in noptile reci, de regula intre orele 24 – 8.  In restul timpului este chiar defavorabil. O masura extrema ar fi chiar incalzirea aerului interior cu cateva grade, mai ales prin sobe avand cos de fum.

Se cunosc, de asemenea, substante care absorb vaporii de apa (Feuchtigkeitkiller) si aparate dezumidificatoare. Acestea din urma pot descarca din aerul umed pana la 50 litri de apa zilnic /8/.

Umiditatea subsolurilor depinde mult de destinatia incaperilor care pot avea surse de vapori (bai, bucatarii, spalatorii, uscatorii, garaje etc.) si de zona climatica de amplasare.

La cladirile lipsite de hidroizolatii corespunzatoare, apare igrasia inso­tita de depuneri albicioase de saruri transportate de apa si depuse pe suprafata unde apa se evapora (eflorescente). In astfel de conditii, activitatea de dezumidificare este cu atat mai importanta.

 Situatia este mai defavorabila atunci cand cladirea are subsol tehnic, care, fiind vizitat doar ocazional, se poate umple cu apa si devine un loc de inmultire a insectelor si altor daunatori. Si in acest caz o ventilare judicioasa este necesara.

Concluzii

Modificarile climatice determina valori THI peste 80, neobisnuite in Romania. Umiditatea crescuta a incaperilor si mai ales a celor situate la subsol sau la demisol este una din consecintele acestor modificari.

In aceste conditii, pe langa proiectarea judicioasa a hidroizolatiilor clasice, regimul de exploatare trebuie adaptat vara, ventilarea fiind recomandabila numai noaptea, cand la exterior este cu cateva grade mai rece decat in incaperi.

Referinte

1. NEGOItA, AL., s.a., Constructii Civile, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1976;

2. RADU, A., VERES, Al. Constructii civile, I, Ed. I. P. Iasi, 1985;

3. ANDREICA, H-A., Constructii Civile, UTPRESS, 2009;

4. GIVONI, B., Passive and Low Energy Cooling of Buildings, J. Wiley & Sons, New York, 1994;

5. ARNDT, H., Wärme – und Feuchteschutz in der Praxis, Verlag für Bauwesen, Berlin, 1996;

6. AMERICAN METEOROLOGICAL SOCIETY(AMS), Glossary of Meteorology, http://amsglossary.allenpress.com, 2010;

7. WIKIPEDIA, Heat index, http://en.wikipedia.org/wiki/heat_index,  2010;

8. BASEMENT DEHUMIDIFIER, Master your Humidity with SaniDry, http://www.totalbasementfinishing.com, 2010;

9. Dirk U. Hindrichs, Klaus Daniels – Plusminus 200/400 latitude – Sustainable building design in tropi­cal and subtropical regions, Edition Axel Menges, Stuttgart/London, 2007.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 67 – februarie 2011, pag. 20

Autori:
prof. dr. ing. Adrian Radu – Universitatea Tehnica, Iasi
drd. arh. Codrina Purcaru – Universitatea Tehnica, Iasi
conf. dr. ing. Maricica Vasilache – Universitatea Tehnica, Iasi