Valitse sivu

Hygroskooppisuus vs. diffuusioavoimuus

Nämä kaksi käsitettä sekoittuvat usein puhuttaessa rakenteen hengittävyydestä

Moni on varmasti kuullut puhuttavan, tai nähnyt mainoksissa, uutisissa saati keskustelupalstoilla käytettävän termiä hengittävä rakenne. Olemme huomanneet keskusteluissa hämmentävän (ja suhteellisen usein esiintyvän) asian, että rakenteen hengittävyydestä puhutaan kahdella termillä tarkoittaen joko rakenteen hygroskooppista ominaisuutta, tai rakenteen diffuusioavointa ominaisuutta. Kummatkin ovat hyviä materiaaliominaisuuksia paikassaan, mutta on hyvä tiedostaa niiden eroavaisuus.

Nämä kaksi termiä tarkoittavat siis eri asioita, joten ei ole aivan sama kuinka niitä käytetään ja on siksi on tärkeää tietää kummasta puhutaan, jotta vältyttäisiin virheellisiltä tulkinnoilta ja johtopäätöksiltä.

Hygroskooppisuus = Kosteutta tasaava ominaisuus = Rakenteen / rakenneosan kyky sitoa ja luovuttaa kosteutta ympäröivän suhteellisen kosteuden (RH%) mukana

Diffuusioavoimuus = Vesihöyryn läpäisevyyden mahdollistava ominaisuus = Rakenteen / rakenneosan kyky päästää kosteutta lävitseen vesihöyryn muodossa kohti alhaisempaa ilman suhteellisen kosteuden (RH%) pitoisuutta (ilmastaan usein suhteellisena diffuusiovastuksena eli sd-arvona [m], joka lasketaan kertomalla ainekerroksen paksuus [m] sen diffuusiovastusluvulla)

Meidän kokemuksemme mukaan rakennusalalla rakenteen hengittävyys-käsitteellä viitataan usein rakenteen / rakenneosan diffuusioavoimuuteen, eli vesihöyrynläpäisevyyteen, johon myös me Timberfinderillä rakenteen ”hengittävyys”- käsitteellä viittaamme.

Näkökantoja on kuitenkin erilaisia ja tämä on hyvä tiedostaa. Vrt. esimerkkinä perinnerakentaminen vs. moderni rakentaminen, tai massiivirakenteet vs. rankarakenteet, tai kivirakenteet vs. puurakenteet. Kaikki edellä mainitut ovat toimivia ja hyviä tapoja rakentaa oikein tehtynä.

Rakentamaan ryhtyvän kannattaakin valita itselleen sopivin ja budjettinsa mukainen vaihoehto toteutukselle.

Erilaisten rakennustekniikoiden yhteydessä mielletään siis usein käsite ”rakenteen hengittävyys” erilaisin tavoin: esimerkiksi massiivirakenne-rakentamisessa hengittävyydellä usein viitataan rakenteen hygroskooppiseen ominaisuuteen, eli kykyyn sitoa ja luovuttaa kosteutta, joka on massiivirakenteisille puu- ja betonirakennuksille luonteenomaista. Me kutsumme tätä kosteutta tasaavaksi ominaisuudeksi, sillä oikein toimiakseen myös kosteutta tasaavan rakenteen pintojen tulee olla tarpeeksi diffuusioavoimia, eli hengittäviä.

Vaipparakenteen ulkopintojen diffuusioavoimuus

Melko yleisenä esimerkkinä rakennuksen vaipparakenteen ulkopinnan hengittävyyden ilmiötä voi ajatella monen tunnistaman Gore-Tex®- kankaisen ulkoiluvaate-esimerkin kautta:

Gore-Tex®- kankaisella vaatteella on kyky hylkiä taivaalta satavaa vettä, mutta se kuitenkin päästää sisällä olevan kosteuden kuivamaan lävitseen ulkoilmaan (eli meidän ruumiimme tuottaman höyrystyneen kosteuden, eli hien, kun urheilemme). Gore-Tex® siis mielletään hengittäväksi urheilutekstiiliksi.

Miksemme ajattelisi rakenteesta samoin: rakennuksen tuulensuojapinnan (yleisemmin rakenteellinen sääsuoja) tehtävä on suojata vaipparakenteita ja lämmöneristekerrosta tuulelta ja ulkopuoliselta kosteudelta, kuten julkisivun taakse päässeeltä viistosateelta, mutta tuulensuojapinnan tulee myös päästää rakenteen sisäinen kosteus kuivumaan lävitseen tuuletusrakoon vesihöyryn muodossa (perustuu diffuusioavoimuuteen).

Kuva 1. Vaipparakenteen diffuusioavoimen tuulensuojapinnan toimintaperiaate

Kuvan rakenteet voivat olla myös hygroskooppisia eli kosteutta tasaavia, jos lämmöneristeenä käytetään materiaalia, jolla on kyky sitoa ja luovuttaa kosteutta (esim. puukuitueristeet, sellueristeet).

Hygroskooppinen rakenne

Hygroskooppisella rakenteella tarkoitetaan kosteutta tasaavaa rakennetta, jonka materiaalikerroksella on kyky sitoa ja luovuttaa kosteutta ympäröivän suhteellisen kosteuden mukaan. Kosteus liikkuu diffuusiolla materiaalikerroksessa alemman vesihöyrynpitoisuuden suuntaan. Tätä käyttäytymistä kutsutaan tasapainokosteuskäyttäytymiseksi, sillä rakenne pyrkii tasapainotilaan ympäröivän suhteellisen kosteuden kanssa. Hygroskooppisuus ei luonnollisesti toteudu, jos materiaalikerroksen huokoset ovat jo täynnä vettä (RH% 100 – kyllästystila, joka johtaa kosteuden kertymiseen ja kosteusvaurioitumiseen). Hygroskooppisia rakennusmateriaaleja ovat muun muassa puurakenteet, puukuituiset lämmöneristeet ja betoni.

Hygroskooppinen ”ominaisuus” on myös moderneilla höyrynsulkukankailla / hygrokalvoilla, joilla on ilman suhteellisen kosteuden mukana muuttuva vesihöyryn diffuusiovastus (muuttuva sd-arvo-alue [m]). Nämä niin kutsutut kosteusälykkäät höyrynsulkukankaat / hygrokalvot eivät juurikaan kykene sitomaan kosteutta, mutta muuttuvan diffuusiovastuksen ansioista niiden on mahdollista vapauttaa kosteutta lävitseen kohti alempaa vesihöyrypitoisuutta, kun suhteellinen kosteus rakenteen sisällä (RH%) on kasvanut riittävän suureksi.

Tämän artikkelin tarkoituksena oli tuoda hieman vapaamuotoisemmin esille ajoittain vaikeaselkoiselta tuntuvaa rakennusfysikaalista terminologiaa ja selventää kuinka termit ”diffuusioavoin”  ja ”hygroskooppinen” rakennusfysikaalisessa merkityksessä eroavat toisistaan, kun puhutaan hengittävistä rakenteista. Kummatkin käsitteet voidaan mieltää hengittävän rakenteen ominaisuudeksi, mutta väärinkäsitysten välttämiseksi on tärkeää tiedostaa kummasta käsitteestä puhutaan.

tilaa uutiskirjeemme