Rakenteiden hengittävyys

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

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

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

Diffuusioavoimuus = Vesihöyryn läpäisevyyden mahdollistava ominaisuus = Rakenteen/rakenneosan/ainekerroksen kyky päästää kosteutta lävitseen vesihöyryn muodossa kohti alhaisempaa ilman suhteellisen kosteuden (RH%) pitoisuutta. Diffuusioavoimuus ilmastaan nykyään usein suhteellisena diffuusiovastuksena eli sd-arvona [m], joka lasketaan kertomalla ainekerroksen paksuus [m] sen diffuusiovastusluvulla. Diffuusioavoimina materiaaleina voidaan joidenkin käsityksien mukaan pitää materiaaleja, joiden suhteellinen diffuusiovastus (sd-arvo) on alle 0,5 m. Vertailuarvona diffuusiotiiviin höyrynsulkumuovin sd-arvo noin 60,0 m.

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 kehittyneillä höyrynsulkukankailla / hygrokalvoilla, joilla on ilman suhteellisen kosteuden mukaan muuttuva vesihöyryn diffuusiovastus (laaja 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 tarpeeksi suureksi. Tämä mahdollistaa kahteen suuntaan hengittävän rakenteen myös kalvomaisia ilmansulkuja käytettäessa kaikkien avohuokoisten lämmöneristeiden yhteydessä. 

Melko yleisenä havainnollistavana esimerkkinä rakennusvaipan hengittävyyden ilmiöstä voi käyttää monien tunnistamaa Gore-Tex®- kalvollisen ulkoilutakin toimintaa.

Gore-Tex®- kalvoisella takilla on kyky antaa suojaa tuulta ja vettä vastaan, mutta kuitenkin se mahdollistaa sisäpuolella olevan kosteuden haihtumaan lävitseen ulkoilmaan. Eli meidän ruumiimme tuottaman kosteuden, hien, jonka päällämme oleva tekninen aluskerrasto (kuvitellaan tätä lämmöneristekerroksena) siirtää iholtamme ja Gore-Tex®-kalvo päästää kuivamaan lävitseen ulkoilmaan. Gore-Tex®-takki siis mielletään hengittäväksi urheilutekstiiliksi. 

Miksemme ajattelisi rakenteesta samoin. Rakennuksen tuulensuoja-/sääsuojapinnan (sääsuoja, WRB – weather barrier) tehtävä on suojata rakennusvaippaa ja lämmöneristekerrosta tuulelta ja ulkopuoliselta kosteudelta, kuten julkisivun taakse päässeeltä viistosateelta. Toisaalta tuulensuojapinnan tulee päästää rakenteen sisäinen kosteus kuivumaan lävitseen tuuletusrakoon vesihöyryn muodossa. Ominaisuus perustuu tuulensuoja-/sääsuojapinnan diffuusioavoimuuteen. Tuulensuoja-/sääsuojapintaa voitaisiin siis kutsua rakennuksen hengittäväksi Gore-Tex®-takiksi.

Oman kokemuksemme mukaan rakenteen hengittävyys-käsitteellä viitataan usein rakenteen/rakenneosan/ainekerroksen diffuusioavoimeen ominaisuuteen, eli vesihöyrynläpäisevyyteen.

Näkökulmia on kuitenkin erilaisia ja tämä on hyvä tiedostaa. Esimerkkejä erilaisesta lähestymistavasta aiheeseen voivat tarjota erilaiset rakennustekniikat, mm. perinnerakentaminen vs. moderni rakentaminen, massiivirakenteet vs. rankarakenteet, tai kivirakenteet vs. puurakenteet. 

Eri rakennustekniikoiden ajatusmaailmassa on siis mahdollisuus mieltää käsite ”rakenteen hengittävyys” erilaisin tavoin. Esimerkiksi massiivirakenteiden yhteydessä hengittävyydellä usein viitataan rakenteen hygroskooppiseen ominaisuuteen, eli kykyyn sitoa ja luovuttaa kosteutta, joka on massiivirakenteisille rakennuksille luonteenomaista. Kutsumme tätä myös kosteutta tasaavaksi ominaisuudeksi. On kuitenkin huomioitava, että toimiakseen myös kosteutta tasaavan hygroskooppisen rakenteen pintojen tulee olla tarpeeksi diffuusioavoimia, eli hengittäviä.