Nieinwazyjne metody osuszania budynków w trakcie budowy lub awarii

Kiedy osuszanie jest konieczne

Osuszanie budynku jest zwykle niezbędne w procesie usuwania skutków awarii. Najbardziej ekstremalnym i zwykle dość wymagającym przypadkiem jest osuszanie budynków zalanych podczas powodzi. Częściej spotykanym przykładem jest zawilgocenie przegród w wyniku awarii instalacji wodociągowej. W starszych budynkach dochodzi do niej zwykle w wyniku przecieków ze skorodowanych przewodów stalowych, w nowszych powodem są najczęściej pęknięcia elastycznych elementów instalacji. Po usunięciu awarii lokal powinien praktycznie natychmiast wrócić do użytkowania i nie ma czasu na naturalne schnięcie przegród. Suszenie pomieszczenia po awarii za pomocą dobrze dobranych nieinwazyjnych rozwiązań technicznych często zajmuje zaledwie kilka dni, bez konieczności wyłączania tych pomieszczeń z użytkowania. Osuszenie lokalu eliminuje problemy stopniowego oddawania wilgoci przez przegrody, kondensacji pary wodnej na zimnych powierzchniach oraz rozwoju grzybów pleśniowych.

Zobacz także: Osuszanie budynków – skuteczne metody >>

Suszenie lokalu użytkowanego zwykle przebiega dość szybko i efektywnie, także pod względem zużycia energii – m.in. ze względu na działające ogrzewanie. Nieco inaczej wygląda sytuacja w przypadku budynku dopiero wznoszonego.

Inwestorzy i użytkownicy często dziwią się, skąd w nowo powstałym (albo wręcz powstającym) budynku bierze się woda w przegrodach budowlanych. Wilgoć ta zazwyczaj nie pochodzi z awarii, jest to tzw. woda technologiczna, będąca nieuniknionym elementem budowy – szczególnie w przypadku budynków wznoszonych w technologii tradycyjnej. Woda jest obecna w materiałach budowlanych i stanowi składnik zapraw klejowych, nałożonych tynków, posadzek (jastrychów).

Przed podejmowaniem kolejnych etapów budowy oraz przed oddaniem budynku woda technologiczna musi odparować. Przykładowo czas wysychania muru o grubości półtorej cegły wynosi ok. 170 dni [4].

Jednak faktyczny czas schnięcia przegrody budowlanej zależy od szeregu czynników – konstrukcji obiektu, grubości przegrody, rodzaju użytych materiałów konstrukcyjnych i wykończeniowych (w tym ich oporu dyfuzyjnego), kubatury pomieszczenia, a także od temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu. Dawniej, kiedy proces budowlany trwał kilkanaście miesięcy, wysychanie przegród mogło zachodzić w sposób naturalny. Obecnie, gdy czas budowy wynosi kilka miesięcy, obiekty często oddawane są jeszcze wilgotne. Inwestorzy mają „okazję” przekonać się o tym np. w sytuacji, gdy na etapie stanu surowego zamkniętego na przełomie kwietnia i maja temperatura rośnie, a posadzki i ściany oddają wilgoć, która skrapla się na najchłodniejszych powierzchniach – zwykle na oknach. Na gromadzenie się wody w przegrodach budowlanych wpływa też zmiana kolejności prac. Dziś budynek często najpierw jest ocieplany i wykańczany od zewnątrz, a następnie – nierzadko zimą – przeprowadza się prace wewnątrz, przez co do szczelnego budynku wprowadzana jest w dużych ilościach woda technologiczna, która nie ma szans na naturalne odparowanie. Dlatego kolejne prace budowlane powinny być poprzedzone osuszeniem pomieszczeń – tak, by poszczególnym etapom zapewnić odpowiednie warunki wilgotnościowe [2]:

• wilgotność podłoża pod prace malarskie i tynkarskie – do 4–6%;
• wilgotność podłoża pod prace wykończeniowe, np. układanie płytek czy tapetowanie – do 2–4%;
• wilgotność podkładów betonowych pod posadzki – do 4–5%;
• wilgotność podłoża pod prace związane z materiałami gipsowymi – 1–2%.

Świadomi inwestorzy decydują się więc na usprawnienie procesu osuszania, stosując m.in. tzw. metody nieinwazyjne (niewymagające ingerencji w przegrodę budowlaną, np. nawierceń i wstrzykiwania środka chemicznego). Do osuszania nieinwazyjnego stosuje się osuszacze mobilne.

Mechanizm osuszania wilgotnych ścian

Jako osuszacze mobilne stosowane są najczęściej urządzenia kondensacyjne i adsorpcyjne. Zachodzące dzięki nim procesy są odwzorowaniem naturalnego procesu suszenia, jednak zintensyfikowanego i zoptymalizowanego.

Osuszacz kondensacyjny czy adsorpcyjny nie suszy bezpośrednio przegród, tylko powietrze znajdujące się w pomieszczeniu. Odparowanie wilgoci z powierzchni przegrody zachodzi, gdy występuje różnica między prężnością (ciśnieniem cząstkowym) pary wodnej na powierzchni przegrody i w otaczającym powietrzu. W praktyce im mniejsza wilgotność powietrza, tym szybciej wilgoć z powierzchni przegrody przechodzi do powietrza otaczającego. Ważne jest zapewnienie ruchu powietrza, by wilgotne odpłynęło od przegrody, a kierowane na nią powietrze było suche i możliwie ciepłe.

Kiedy lico przegrody zostaje osuszone, następuje transport wody z wnętrza przegrody (na drodze dyfuzji i konwekcji). Usuwanie wody zależy od rodzaju materiałów tworzących przegrodę, w tym od ich oporów dyfuzyjnych. Kiedy wilgoć zaczyna być usuwana wyłącznie poprzez dyfuzję, konieczne może być zastosowanie osuszacza mikrofalowego.

Parametry osuszaczy

Osuszacze stosowane w sytuacjach awaryjnych lub tymczasowych są zwykle wypożyczane użytkownikom budynków bądź inwestorom przez specjalistyczne firmy. Firmy takie często klasyfikują urządzenia według potencjalnego przeznaczenia – w ich ofercie funkcjonuje więc np. „osuszacz budowlany”. Chodzi o dopasowanie parametrów urządzenia i technologii usuwania wilgoci do warunków w danym lokalu czy inwestycji.

Osuszacze charakteryzują się następującymi parametrami:

• wydajność osuszania, czyli ilość usuwanej wody (dm³/d lub l/24 h dla osuszaczy kondensacyjnych i kg/d dla osuszaczy adsorpcyjnych), określona dla konkretnych parametrów wyjściowych (temperatura i wilgotność względna);
• przepływ powietrza przez osuszacz, czyli wymiana powietrza (m³/h). Wartość tego parametru powinna – według zaleceń jednej z firm wypożyczających osuszacze – pozwolić na wymianę co najmniej 3,5–4,0 objętości powietrza w danym pomieszczeniu;
• zużycie prądu (W), zależne od rodzaju osuszacza. Przykładowo, porównując urządzenia o podobnej wydajności i przepływie, moc pojedynczego osuszacza kondensacyjnego wynosi do 450 W, a dla urządzeń adsorpcyjnych może to być nawet ponad 800 W;
• głośność (dB(A)). Najczęściej wyrażana jako poziom hałasu w odległości 1 m od urządzenia. Urządzenia zwykle cechuje poziom hałasu 55–60 dB(A), a tzw. urządzenia ciche – ok. 40 dB(A).

Wymieniony przykładowy „osuszacz budowlany” będzie miał wydajność 80–100 dm³/d i wymianę (przepływ powietrza) 350–1000 m³/h.

Równolegle z doborem parametrów technicznych urządzenia należy wybrać konkretne rozwiązanie technologiczne (osuszacz kondensacyjny, adsorpcyjny, a może mikrofalowy). Zależy to od warunków panujących w pomieszczeniu oraz od konkretnych zadań, jakie inwestor stawia osuszaczowi.

Osuszanie kondensacyjne

Powietrze w osuszaczu kondensacyjnym schładzane jest poniżej punktu rosy, dzięki czemu zachodzi kondensacja (skraplanie) wilgoci. Wentylator powoduje przepływ powietrza, a sprężarka – sprężanie i tłoczenie czynnika chłodniczego. Dzięki odpowiednim procesom wymiany ciepła między suszonym powietrzem a czynnikiem chłodniczym zachodzą kolejne procesy osuszania.

W parowniku czynnik chłodniczy odparowuje (pobierając ciepło od wilgotnego powietrza), dzięki czemu omywające parownik powietrze obniża swoją temperaturę poniżej punktu rosy (temperatury, przy której wilgotność względna wynosi 100%).

Rozpoczyna się wówczas wykraplanie wilgoci na ściankach parownika. Powstały kondensat gromadzi się we wbudowanym zbiorniku lub jest odprowadzany do kanalizacji (grawitacyjnie lub za pomocą pompki skroplin).

Sprężarka kieruje rozprężony czynnik do skraplacza. Tam czynnik się chłodzi (oddaje ciepło do powietrza) i skrapla, a omywające skraplacz powietrze nagrzewa się – dzięki temu wilgotność względna jeszcze spada. Powietrze opuszczające skraplacz i kierowane na powrót do pomieszczenia ma temperaturę o 3–8°C wyższą od temperatury powietrza pobranego przez osuszacz. Zwiększenie temperatury powietrza w pomieszczeniu dodatkowo wspomaga i przyspiesza proces osuszania (bardziej intensywne odparowanie wilgoci z przegrody).

Ze względu na wykorzystanie skraplania poniżej punktu rosy, dolna granica temperatury powietrza wynosi 0–5°C (w zależności od modelu), a górna 40°C. Wydajność urządzenia rośnie wraz z temperaturą i wilgotnością względną, a jej optimum przypada na następujące zakresy parametrów:

• wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu: 30–90%;
• temperatura powietrza: 15–25°C.

Dla temperatury powietrza poniżej 15°C temperatura czynnika na parowniku jest na tyle niska, że może dojść do oszronienia, a wręcz oblodzenia jego powierzchni. Wpływa to negatywnie na wydajność urządzenia. Dlatego osuszacze kondensacyjne wyposażone są w system automatycznego odmrażania parownika (przez cyrkulację powietrza lub przepływ gorącego czynnika chłodniczego).

Kupując nowy osuszacz kondensacyjny, firma oferująca usługi osuszania budynków powinna zwrócić uwagę na to, na jakim czynniku chłodniczym urządzenie pracuje. Do tej pory zwykle stosowanym rozwiązaniem był czynnik R407C. Ze względu na prawo europejskie – rozporządzenie UE 517/2014 [3] – od 2020 roku powinien to już być czynnik o GWP (Global Warming Potential, potencjał globalnego ocieplenia) poniżej 150. W osuszaczach renomowanych producentów właśnie w związku z realizacją wymagań tych aktów prawnych stosuje się takie czynniki – np. R454C (GWP = 146).

Zapewnienie optymalnych parametrów pracy osuszacza kondensacyjnego możliwe jest w pomieszczeniach ogrzewanych i uszczelnionych – oddzielonych od innych pomieszczeń i od otoczenia zewnętrznego. Szczelnie zamknięte okna, drzwi i doloty powietrza (np. kanałów wentylacyjnych) przyspieszają proces (brak wymiany powietrza). Dla uzyskania najwyższej efektywności osuszacz powinien być ustawiony na środku pomieszczenia, a odległość od ścian nie powinna być mniejsza niż wskazana przez producenta odległość minimalna. Osuszacza nie należy lokalizować w pobliżu źródła ciepła, a jeśli jego działanie jest wspierane przez nagrzewnicę – nie należy kierować bezpośrednio na osuszacz strumienia powietrza z nagrzewnicy. Osuszacz musi zapewnić skuteczny, niczym niezakłócony przepływ powietrza, dlatego nie można kłaść na nim żadnych przedmiotów ani zasłaniać wlotu czy wylotu powietrza.

Osuszacz kondensacyjny cechuje się – pod warunkiem pracy we właściwych warunkach temperaturowych – stosunkowo niskim zużyciem energii, jednak ze względu na swoją konstrukcję i zasadę działania jest ciężki i dość hałaśliwy.

Osuszanie adsorpcyjne

W osuszaczu adsorpcyjnym wilgoć jest adsorbowana (pochłaniana) przez materiał higroskopijny pokrywający powierzchnię profilowanych blach aluminiowych tworzących rotor (bęben). Rotor dzieli się na dwa sektory (strefy pracy): osuszający i regeneracyjny. W sektorze osuszającym materiał higroskopijny (np. żel silikonowy, żel krzemionkowy, chlorek litu, tlenek glinu itp.) pobiera wilgoć z powietrza. W wyniku obrotu rotora materiał z pochłoniętą wilgocią przechodzi do sektora regeneracyjnego. W sektorze tym przez rotor przepływa gorące powietrze przygotowane przez nagrzewnicę. Dzięki temu z materiału jest odbierana wilgoć, która następnie kierowana jest do wbudowanego zbiornika skroplin lub do odpływu.

Osuszacze adsorpcyjne nadają się do pracy w warunkach innych niż osuszacze kondensacyjne. Chodzi głównie o możliwość pracy w niższej temperaturze – do suszenia pomieszczeń, w których temperatura wynosi nawet 0°C, oraz przy niskiej temperaturze punktu rosy – niższej wilgotności (poniżej 30%). Są też zwykle lżejsze i cichsze niż osuszacze kondensacyjne. Z tego względu są chętniej stosowane w pomieszczeniach zamieszkiwanych czy użytkowanych w czasie suszenia – są więc wybierane, gdy koszty przestoju lub wyłączenia obiektu z działalności byłyby znaczące.

Jednocześnie osuszacze adsorpcyjne są bardziej energochłonne niż kondensacyjne, dlatego stosuje się w nich rozwiązania ograniczającego zużycie energii. Nagrzewnica może działać z wykorzystaniem termistorów (PTC), dzięki którym pobór mocy uzależniony jest od temperatury powietrza dolotowego i wielkości przepływu. Takie rozwiązanie umożliwia optymalny dobór mocy, zapobiega też przegrzaniu (nie jest potrzebny dodatkowy czujnik przegrzania). W niektórych urządzeniach zastosowano rozdzielenie przepływu powietrza regeneracyjnego i procesowego – każdy kanał ma własny wentylator. Dzięki temu możliwy jest odzysk ciepła między tymi strumieniami powietrza. Umożliwia to zwiększenie sprawności procesu oraz zmniejszenie zużycia energii. Osuszacze z odzyskiem ciepła są zwykle wyposażone także w system sterowania, który (najczęściej z wykorzystaniem falownika) w płynny sposób reguluje prędkość wentylatora. Daje to możliwość precyzyjnego ustawienia wilgotności i strumienia powietrza suchego.

Funkcje praktyczne i wyposażenie dodatkowe

Jednym z zagadnień praktycznych jest skuteczne odprowadzanie skroplin z powietrza. Osuszacze w standardzie wyposażone są we wbudowane zbiorniki, mają one jednak zwykle niewielką objętość (np. 10–14 l) i wyposażone są w funkcję wyłączania urządzenia w momencie napełnienia (funkcja auto-stop). Jeśli jest to możliwe, warto zapewnić grawitacyjne odprowadzenie skroplin do kanalizacji (np. przez rurkę ø 16 mm). Opcjonalnie – z czego jednak warto skorzystać – zamiast zbiornika skroplin można zamontować kasetę pompy skroplin, która pompuje kondensat do kanalizacji na określoną wysokość podnoszenia (np. 3 m). Rozwiązanie to przydaje się szczególnie wtedy, gdy odpływ do kanalizacji ustawiony jest wyżej niż sam osuszacz. Zapewnia też bezobsługową pracę osuszacza, eliminując konieczność ręcznego opróżniania zbiornika.

Osuszacze są urządzeniami mobilnymi, dlatego stosuje się w nich praktyczne rozwiązania ułatwiające transport – wymiary umożliwiające przewiezienie ich samochodem, wbudowane duże koła czy ergonomiczna regulowana rączka. Nie bez znaczenia są także parametry zasilania – nawet wysokowydajne rozwiązania „budowlane” mają zasilanie 230 V/50 Hz, co umożliwia ich łatwe zastosowanie przy każdej inwestycji.

Osuszacze oferowane przez renomowanych producentów mają też szereg podstawowych lub dodatkowych funkcji ułatwiających użytkowanie. Należy do nich np. wyświetlacz z rejestracją czasu pracy oraz funkcjami stanu pracy urządzenia, higrostat umożliwiający pracę osuszacza tylko do osiągnięcia zadanego poziomu wilgotności powietrza czy (jako wyposażenie dodatkowe) sterownik parametrów pracy lub programator czasowy. Osuszacze są przygotowane do pracy w różnych warunkach, na co pozwala mocna konstrukcja obudowy oraz jej antykorozyjne lakierowanie proszkowe. Przy szczególnych wymaganiach higienicznych można zastosować osuszacze wykonane ze stali szlachetnej lub dodatkowo wyposażone w filtr HEPA.

Pracę oczyszczaczy można planować i weryfikować dzięki pomiarom wilgotności prowadzonym z wykorzystaniem higrometru lub wilgotnościomierza. To pierwsze urządzenie mierzy wilgotność względną w pomieszczeniu, a drugie – wilgotność materiałów budowlanych i gotowych przegród. Dzięki wynikom pomiarów można zaplanować osuszanie (np. zastosowanie odpowiedniej technologii – osuszacz kondensacyjny lub adsorpcyjny) oraz na bieżąco kontrolować jego skuteczność.

Serwisowanie urządzeń

Warunkiem prawidłowej pracy osuszacza jest nie tylko zachowanie zasad właściwej eksploatacji, ale także regularne przeglądy konserwacyjne i serwis. Częstotliwość przeglądów serwisowych jest wskazywana przez producenta, jednak w rzeczywistości powinna być uzależniona od intensywności eksploatacji urządzeń.

Każdy rodzaj osuszacza wymaga regularnego sprawdzania ogólnego stanu technicznego i zużycia części mechanicznych, czyszczenia filtrów, a także kontroli połączeń elektrycznych oraz pomiaru pobieranego prądu i napięcia zasilającego. Jeśli zastosowany został układ pomiarowy i automatyki, konieczne jest jego sprawdzenie i ewentualna kalibracja.

Osuszacz kondensacyjny wymaga dodatkowo kontroli układu chłodniczego: wydajności chłodniczej sprężarki, stanu wymienników ciepła skraplacza i parownika oraz ilości i jakości (zakwaszenia, wilgotności) czynnika chłodniczego. Z kolei osuszacz adsorpcyjny wymaga kontroli stanu nagrzewnicy (a w razie konieczności wymiany grzałek) oraz rotora wraz z materiałem higroskopijnym. Rotor powinien być regularnie czyszczony. Po określonym czasie pracy (np. 3–5 lat) wymaga diagnostyki wydajności. W zależności od potrzeb może zostać zregenerowany lub wymieniony.

Kiedy sam osuszacz to za mało

Jeśli w pomieszczeniach nieogrzewanych (co może mieć miejsce na różnych etapach budowy) ma zostać zastosowany osuszacz kondensacyjny, jego pracę powinna wspierać nagrzewnica przenośna, zwiększająca temperaturę powietrza do 25–40°C. Ważne jest jej prawidłowe ustawienie – tak, by nadmuch nie był skierowany bezpośrednio na osuszacz. Dobrym rozwiązaniem niezależnie od rodzaju osuszacza może się też okazać przenośny wentylator (dmuchawa), zapewniający odpowiedni ruch powietrza, co wyraźnie optymalizuje i przyspiesza proces osuszania. Zarówno nagrzewnice, jak i wentylatory oferowane są przez firmy wypożyczające osuszacze.

Osuszanie adsorpcyjne lub kondensacyjne może się również okazać niewystarczające jako rozwiązanie samodzielne, szczególnie podczas prac renowacyjnych przy osuszaniu budynków popowodziowych, kiedy dużym problemem jest wilgoć w głębi ściany. Kiedy powierzchnia ściany i najpłycej położone warstwy wysychają, trzeba „sięgać” do głębiej położonej wilgoci i tu już zachodzi jedynie dyfuzja pary wodnej. Jest ona często utrudniona przez opór dyfuzyjny warstw materiału. Na tym etapie suszenia stosowanie samego osuszacza kondensacyjnego lub adsorpcyjnego będzie prowadziło do suszenia powietrza, a nie przegród.

Można wówczas zastosować osuszanie mikrofalowe, które umożliwi wyprowadzenie wody zawartej w kapilarach w kierunku lica ściany. Generator mikrofalowy umieszczony bezpośrednio przy ścianie emituje częstotliwości 2,45 GHz i powoduje ruch cząsteczek wody w ścianie. W wyniku tego procesu zwiększa się temperatura całej ściany – nie tylko na powierzchni, ale też w głębi warstw. Kształtujący się rozkład temperatury sprzyja „wypychaniu” wody na zewnątrz przegrody. Można w ten sposób osuszyć, a także zdezynfekować (usunąć owady będące szkodnikami drewna czy grzyby) ściany o grubości do 2,5 m.

Osuszanie mikrofalowe nie może się odbywać bezobsługowo, a wręcz wymaga projektu wykonawczego całego procesu. Wynika to z faktu, że trzeba odpowiednio dobrać cykle grzania – tak, żeby nie przekroczyć 80°C na licu ściany, a wzrost temperatury w jednym miejscu nie powodował przegrzania ściany czy podłogi. Usunięcie wody związanej (dehydratacja) z zaprawy spowodowałoby utratę parametrów wytrzymałościowych zaprawy oraz powstanie naprężeń na styku z cegłą.

Podczas całego procesu należy kontrolować temperaturę za pomocą pirometru (termometru bezkontaktowego).

Połączenie metod mikrofalowych i osuszania „tradycyjnego” stosuje się do renowacji budynków popowodziowych, np. po odtworzeniu blokad przeciwwilgociowych. Ściany suszone są wówczas za pomocą osuszacza mikrofalowego, a wyprowadzana z wnętrza ściany na jej lico wilgoć osuszana jest osuszaczami absorpcyjnymi lub kondensacyjnymi.

Literatura

1. Materiały techniczne firm Aerial, Dantherm Group/Master, Merazet, Promis-Tech, Trotec.
2. Magott Cezariusz, Rokiel Maciej, Osuszanie murów, „Inżynier Budownictwa”, www.ib.pl, 27.09.2017.
3. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 517/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych i uchylenia rozporządzenia (WE) nr 842/2006 (Dz.Urz. UE nr L 150/195, 20.05.2014).
4. Trochonowicz Maciej, Wilgoć w obiektach budowlanych. Problematyka badań wilgotnościowych, „Budownictwo i Architektura” nr 7/2010, s. 131–144.