PĘCZNIENIE I SKURCZ PARKIETU W ZRÓŻNICOWANYM KLIMACIE OTOCZENIA

Protected by Copyscape
PĘCZNIENIE I SKURCZ PARKIETU W ZRÓŻNICOWANYM KLIMACIE OTOCZENIA.


Skurcz wielkogabarytowych elementów posadzkowych, jak deszczułki parkietowe czy deski podłogowe, nie będzie miał miejsca, jeżeli wilgotność drewna w trakcie układania jest odpowiednia, a pomieszczenia będą przez cały rok klimatyzowane”… takie stwierdzenie jest często powielane przez architektów i inżynierów budowlanych, a także niektórych montażystów ogrzewania podłogowego.


Już w roku 1983 w listopadzie przeprowadzono w Fraunhofer-Institut fr Holzforschung (Instytut im. Fraunhofer – Badanie Drewna) badania i wyciągnięto wnioski z zachowania się mozaiki parkietowej i parkietu gotowego na ogrzewaniu podłogowym na podkładzie cementowym. Adsorpcja = pęcznienie drewna/ wchłanianie wilgoci z otoczenia przez drewno Desorpcja = skurcz drewna/ oddawanie wilgoci przez drewno do otoczenia Te badania zostały również potwierdzone na Uniwersytecie w Hamburgu Fizyka drewna podstawy. Wilgotność równoważna. Zapewne większość parkieciarzy słyszała, ale nie wszyscy wiedzą o co chodzi, gdy mowa jest o wyrównaniu (dopasowywaniu) się gospodarki wilgotnościowej drewna w wyniku przebywania w takich czy innych warunkach klimatycznych otoczenia. To dogmat nad którym trudno dyskutować. Otoczenie klimatyczne drewna dotyczy całego jego obwodu, również od strony podłoża. Otoczenie klimatyczne składa się w prostym ujęciu z temperatury i wilgotności powietrza tego otoczenia. Tabela nr. 1 pokazuje zależności zachodzące między wilgotnością drewna a temperaturą i wilgotnością tego otoczenia.

Tabela nr 1.

wilgotność względna otoczenia
Według Keylwerth 1964r. i danych U.S. Forest Products Laboratory, Madison 1951.

Klimat w pomieszczeniach

Dla mieszkań i biur Europy środkowej istnieje typowy klimat, w którym wilgotność względna powietrza podczas pory letniej wynosi 50-70%RH (Relativy Humanidite).

W okresie grzewczym wilgotność względna powietrza spada do 30%-50% RH przy 20°C. Średnia roczna wilgotność względna powie-trza dla mieszkań i biur leży w zakresie 50%RH. W tabeli nr.1 widać, że przy wilgotności powietrza 50%, wilgotność drewna wynosi około 9%.

Relacje te zmieniają się zależnie od szerokości geograficznej. Właśnie dla tych różnic uzależnionych od szerokości geograficznej znajduje się podana wilgotność drewna przy pierwszej dostawie w zakresie 9%+/-2%. Nas obowiązuje owe 9%, kraje północne o mniejszej zawartości wody w powietrzu i dłuższym okresie grzewczym 11 %, zaś kraje południa Europy o większej zawartości wody w powietrzu i krótkim lub pozbawionym okresu grzewczego 7%.

Pęcznienie i skurcz

Jak wykazują przeprowadzone badania dotyczące prędkości wyrównywania wilgotności drewna z otoczeniem, dla całkowitego wyrównania wilgotności parkietu potrzebne jest kilka miesięcy. Przy końcu okresu grzewczego lub letniej pory roku, wilgotność drewna w podłodze parkietowej jest już tak dalece zmieniona, że w ciągu roku dochodzi do wyraźnych zmian poziomu wilgoci drewna.

Jak wiadomo zmiany wilgoci drewna poniżej PNW (pełnego nasycenia
włókien –  dla różnych gatunków jest różne) prowadzą do zmian wymiarów, co zostało nazwane jako „praca drewna”.

W tabeli nr 2 pokazujemy procentowy skurcz/pęcznienie dla niektórych gatunków drewna użytkowego.
Tabela nr 2.

skurcz pęcznienie parkietu w % zmiany wilgotności drewna
procentowy skurcz/pęcznienie dla niektórych gatunków drewna użytkowego.

Poprzez pomnożenie wartości średniej z tabeli z procentową zmianą wilgotności drewna otrzymamy procentowy skurcz/pęcznienie. Na przy-kład buk = 0,31%.

Buk zwiększył swoją wilgotność o 2%, to mnożąc 0,31 x 2%= 0,62% dla skurczu/pęcznienia drewna „wolnego”- nie klejonego. Jeżeli teraz pomnożymy 0,62% przez szerokość deszczułki otrzymamy w mm wartość skurczu/pęcznienia deszczułki 0,62`)/0x70mnn :100%=0,43mm.
Przykłady

Dla porównania podane zostanie pięć przykładów, które występują w praktyce parkieciarskiej.

A: mieszkanie z ogrzewaniem centralnym, bez regulacji klimatycznej

B: mieszkanie z CO, cały rok klimatyzowane

AB: mieszkanie z CO i w zimę nawilżane

C: mieszkanie z ogrzewaniem podłogowym, cały rok klimatyzowane

D: mieszkanie z ogrzewaniem podłogowym, bez klimatyzacji.
We wszystkich pięciu przykładach chodzi o pomieszczenie, które znajduje się w takich samych, porównywalnych warunkach klimatycznych. Przyjęto również, że strop i podkład cementowy są suche, tym samym wykluczono działanie wilgoci z podłoża. Przyjęto, że jedynym działaniem na skurcz podłogi drewnianej, mogą być :

wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu.

temperatura w pomieszczeniu

temperatura podłogi z parkietu
Mieszkanie z ogrzewaniem centralnym (CO) – przypadek „A” Omawiając klimat w pomieszczeniach powyżej podałem, że mieszkania i biura w okresie letnim i w czasie sezonu grzewczego podlegają zróżnicowanym stosunkom klimatycznym w pomieszczeniach, co wykazuje szkic nr 1 i 2 pokazując średnie wartości.

Szkic nr 1 pomieszczenia z CO w okresie letnim

Kolor jasno-niebieski otoczenie parkietu 20°C i 60%RH o temperaturze powierzchni parkietu 20°C—kolor brązowy. Pod nim podkład podłogowy cementowy – kolor szary, następnie ciemno-niebieska folia i ciemno szary strop, pod stropem pomieszczenie z powietrzem o temp. 20°C i 60%RH 

pomieszczenie w okresie letnim
Pomieszczenie z centralnym ogrzewaniem ( CO) okres letni
pomieszczenie w okresie grzewczym
pomieszczenie z centralnym ogrzewaniem ( CO) sezon grzewczy

Temperatura otoczenia parkietu 20°C i 40%RH

Parkiet temperatura powierzchni 20°C

Pomieszczenie na dole temperatura 20°C i 40%RH
obliczenia
Okres letni: W pomieszczeniu 20°C i 60%RH. Między sufitem a podłogą drewnianą w powietrzu nie ma żadnych różnic temperatur. W pomieszczeniu panują te same warunki klimatyczne 20°C i 60% RH. Z tabeli nr 1 wynika, że dla takich warunków klimatycznych wilgotność drewna wynosi 10,8%.

Okres grzewczy: W pomieszczeniu mamy 20°C i 40%RH, ponieważ tutaj też nie występują różnice temperatur między sufitem a podłogą wilgotność drewna wynosi 7,7%.

Między latem a sezonem grzewczym różnica wilgotności drewna wynosi 10,8-7,7%= 3,1%.

Skurcz dla dębu wynosi 0,26%/1%, otrzymamy na podstawie równania 1 skurcz o wielkości 0,26% x 3,1% = 0,81%. Skurz drewna został spowodowany jedynie przez zmianę wilgotności względnej otoczenia o 20% z 60% latem na 40%w sezonie grzewczym.

W muzeach poprzez pełną klimatyzację próbuje się unikać różnic wilgotności powietrza w ciągu roku, aby procesy skurczu i pęcznienia umieszczonych tam dzieł sztuki zatrzymać lub je maksymalnie zminimalizować, co odpowiada założeniom z pkt 3 dla pomieszczeń z CO cały rok klimatyzowanych „B”.
Tabela nr 3. z wyliczeń skurczu/pęcznienia dla dębu w przypadku „A”.

tabela wyliczeń skurczu drewna dla dębu
Tabela nr 3. z wyliczeń skurczu / pęcznienia dla dębu w przypadku „A”

Mieszkanie z CO i w pełni klimatyzowane — przypadek „B”

Jeśli klimatyzacja w pełni funkcjonuje to w pomieszczeniu przez cały rok panuje jednakowy klimat np. 20°C i 50% wilgotności względnej (RH) szkic nr 3.

Według przeprowadzonych powyżej obliczeń, można również obliczyć skurcz/pęcznienie dla przypadku „B”

Patrz szkic nr 3 i tabela nr 4 dla przypadku „B”.

pomieszczenie z CO caly rok klimatyzowane
pomieszczenie z (CO) cały rok klimatyzowane, powietrze temp. 20C i 50% RH okres letni/okres zimowy

Tabela nr 4. wyliczeń skurczu/pęcznienia dębu dla przypadku „B”

wyliczenia skutku pęcznienia dębu
Tabela nr 4. wyliczeń skurczu/pęcznienia dębu dla przypadku „B”

Jak wynika z pomiarów i obliczeń umieszczonych w tabeli nr 4 w ciągu roku parkiet przebywający w pomieszczeniu o stałym klimacie 20°C i 50RH nie zmienia swojej wilgotności i wynosi ona 9,2%.

Pomieszczenie z centralnym ogrzewaniem w zimie nawilżane – przy-padek „AB”

Przypadek „B” pokazuje, że pomieszczenie w którym przez cały rok panuje stały klimat jest teoretycznie idealnym rozwiązaniem, jednak ze względu na koszty w prywatnych pomieszczeniach wyjątkowo rzadko stosowany. Można tutaj jedynie doradzić, aby stosować się do pouczeń parkieciarza i w okresie grzewczym nawilżać otoczenie posadzki podłogowej drewnianej. W wyniku zastosowania odpowiednich nawilżaczy, których wydajność musi lekko przekraczać kubaturę pomieszczenia, w którym leży parkiet, można utrzymać wilgotność powietrza w pomieszczeniu na poziomie 50%. W ten sposób zmniejszy lub całko-wicie wyeliminuje się skurcz drewna i powstawanie szczelin między elementami. W ten sposób uzyskujemy sytuację między przypadkiem „A” a przypadkiem „B”. Obliczenia pokazują, że w wyniku nawilżania powie-trza ilość i szerokość szczelin zmniejsza się o połowę do 0,41% dla przypadku „AB” (tabela nr 5), zamiast 0,81% dla przypadku „A” (tabela nr 3).
Tabela nr 5. wyliczeń skurczu/pęcznienia dębu dla przypadku „AB”

tabela skurczu dębu dla przypadku AB
Tabela nr 5. wyliczeń skurczu/pęcznienia dębu dla przypadku „AB”

Pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym z pełną klimatyzacją przypadek „C”. Przypadek „B” pokazał, że przy centralnym ogrzewaniu i stałym klimacie pomieszczenia, nie dochodzi do pęcznienia, ani do skurczu drewna. W przypadku „C” można postawić pytanie, czy zawarte w szkicach 6 i 7 ogrzewanie podłogowe przy stałym klimacie otoczenia przez cały rok, również gwarantuje stabilność posadzki podłogowej z drewna.

Szkic nr 6

szkic 6 pomieszczenie wpełni klimatyzowane
pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym w pełni klimatyzowane 20C/50% RH LATO
szkic 7 pomieszczenie klimatyzowane z ogrzewaniem podłogowym
pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym w pełni klimatyzowane 20C i 50% RH okres grzewczy ZIMA

Tabela nr 6. wyliczeń skurczu/pęcznienia dębu dla przypadku „AB”

tabela 6
Tabela nr 6 . wyliczeń skurczu / pęcznienia dębu dla przypadku „AB”

Okres letni

Pomieszczenie 20°C i 50% RH. Ponieważ między sufitem a powietrzem w pomieszczeniu nie występują żadne spadki temperatur, tym samym przy parkiecie panują te same warunki klimatyczne tj. 20°C i 50%RH.

Ze szkicu nr 1 wynika, iż wilgotność parkietu wynosi 9,2%.

Okres grzewczy

W pomieszczeniu mamy 20°C i 50%RH. W przeciwieństwie do przypadku „B” tutaj akurat mamy spadek temperatury między parkiet (28°C), a powietrzem otoczenia w pomieszczeniu (20°C). Dla wartości wilgotności równoważnej parkietu według tabeli nr 1 decydujące jest, jaka wilgotność względna panuje na posadzce podłogowej? Błędem jest przyjęcie z tabeli nr 1 wilgotności równo-ważnej parkietu dla 50%RH! Ogrzanie pomieszczenia do 20°C, przy temperaturze parkietu 28°C, powoduje, że spada zdecydowanie wilgotność względna powietrza znajdującego się kilka centymetrów nad parkietem. W związku z tym, aby wykonać obliczenia dotyczące skurczu i wilgotności równoważnej parkietu, potrzebna jest znajomość wilgotności względnej powietrza, bezpośrednio nad parkietem.

Równanie 2:

RH nad parkietem = RH w pomieszczeniu x ps (temperatura pomieszczenia) :

ps (temperatura parkietu).
Tabela nr 7. ciśnienie pary nasyconej ps

Tabela nr 7. ciśnienie pary nasyconej ps
Tabela nr 7. ciśnienie pary nasyconej ps

Z powyższych danych mamy: 50%RH w pomieszczeniu x 2340p, dla 20°C w pomieszczeniu : 3781p, dla 28°C parkietu = 30,94% wilgotności względnej (RH) powietrza bezpośrednio nad parkietem.

Z tabeli nr 1 wynika, iż wilgotność równoważna parkietu w tej wilgotności powietrza wynosi 5,9%. Między okresem letnim a sezonem grzewczym parkiet zmienia swoją wilgotność z 9,2% – 5,9% =3,3%.

Przy niezakłóconym skurczu dębu mamy: 3,3% x 0,26% = 0,86% szerokości elementu parkietowego lub szerokości płyty posadzki podłogowej z dębu.

Przedstawiony rachunek pokazuje, że w trakcie ogrzewania posadzki parkietowej panuje podwyższona jej temperatura, przy równoczesnym spadku wilgotności powietrza w bezpośredniej bliskości posadzki podłogowej, przy zachowaniu w pomieszczeniu 50% RH. W wyniku niskiej wilgotności powietrza ogrzanej posadzki podłogowej z parkietu, spada również wilgotność drewna z 9,2% na 5,9%.

Te różnice wilgotności drewna powstały mimo, że klimat pomieszczenia w wyniku pełnej klimatyzacji jest utrzymany na jednakowym poziomie przez cały rok. Miarodajna jest dla wielkości występującego skurczu/pęcznienia różnica temperatur między parkietem a powietrzem w pomieszczeniu. Im większa różnica w spadku temperatury między posadzką podłogową a powietrzem w pomieszczeniu, tym bardziej spada względna wilgotność powietrza bezpośrednio nad parkietem, a tym samym wilgotność drewna będzie niższa, która dopasuje się do wilgotności powietrza panującego nad posadzką.

Pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym bez klimatyzacji przypadek „D”.

W pomieszczeniach z ogrzewaniem podłogowym i regulowaną klimatyzacją „C”, występują w drewnie istotne zmiany wilgotnościowe a tym samym pęcznienia i skurczu.

Przypadek „D” pokazuje szkic nr 9 i 10

szkic10 pomieszczenie bez regulacji klimatycznej
pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym bez regulacji klimatycznej LATO
szkic 10 pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym bez regulowanej klimatyzacji - ZIMA
pomieszczenie z ogrzewaniem podłogowym bez regulowanej klimatyzacji okres grzewczy ZIMA

Bez regulacji klimatycznej jest przypadkiem typowym, przy którym występują znaczne skoki wilgoci drewna.

Przy omawianiu przypadku „C” przedstawiono sposób obliczenia, który także należy użyć dla przypadku „D” przy obliczeniu skurczu/pęcznienia – patrz tabela.
Tabela nr 8.

tabela nr8
Tabela nr 8. wyliczeń skurczu/pęcznienia dębu dla przypadku „D”

Obliczenia pokazują, iż wskutek dużych skoków wilgotności względnej bezpośrednio nad posadzką podłogową, między zimą (Z ORH) a latem (60%RH), występują zmiany wilgoci w drewnie na poziomie 5,2%, które wywołują odpowiednio duże zmiany liniowe poszczególnych elementów posadzki i zarazem całej płyty posadzki podłogowej.

Porównanie przykładów od „A” do „D”

W tych wszystkich przedstawionych przykładach występują te same sytuacje i warunki klimatyczne (lato 20°C i 60%RH, zima 20°C i 40%RH). Tym samym mamy do czynienia z porównywalnymi wnioskami dotyczącymi pęcznienia i skurczu.

Przykład „A” dotyczy normalnego i najczęściej występującego przy-padku, czyli centralne ogrzewanie bez regulowanej klimatyzacji. Temu przykładowi zostały przyporządkowane pozostałe przykłady stosunku jaki został określony w tabeli nr 9 w kolumnie prawej.
Tabela nr 9.

tabela nr9
Z tabeli można wyciągnąć następujące wnioski:

Przy pełnej klimatyzacji bez ogrzewania podłogowego jest teoretycznie możliwe wykluczenie, normalnego przebiegu skurczu/pęcznienia jaki następuje w ciągu roku. (0,0)

Normalny skurcz/pęcznienie występujący zimą przy CO można w wyniku nawilżania powietrza obniżyć wartości 1,0 o połowę na 0,5.

Ruchy skurczu/pęczenienia posadzki podłogowej na ogrzewaniu podłogowym , jedynie przez regulowaną klimatyzację zostaną sprowadzone do wartości około 1,1, gdy przy CO bez klimatyzacji wartość ta wynosi (1,0).

Parkiet na ogrzewaniu podłogowym pokaże 1,8 razy większy skurcz, co oznacza w przybliżeniu podwójnie szersze szczeliny, niż parkietu przy CO bez klimatyzacji. Tutaj nie brano pod uwagę wilgoci z podkładu ogrzewanego, starzenia się kleju czy problemów z samym ogrzewaniem.


Podsumowanie.

Wilgotność równoważna drewna posadzki podłogowej z parkietu, uzależniona jest od wilgotności względnej, panującej na powierzchni posadzki parkietowej, a nie od wilgotności względnej w pomieszczeniu. W większości przypadków temperatura parkietu i temperatura powie-trza są jednakowe. Z tego też wynika jednakowa wilgotność względna w pomieszczeniu i na powierzchni parkietu. Z uzyskanych wyników pomiaru powietrza w pomieszczeniu, można bezpośrednio z tabeli nr 1 odczytać wartość wilgotności równoważnej drewna. O ile temperatura parkietu różni się od temperatury powietrza jak np. przy ogrzewaniu podłogowym, należy najpierw wilgotność względną zgodnie z normą DIN 4108 obliczyć na podstawie zawartego w normie równania nr 2, zanim odczytana zostanie wilgotność równoważna drewna. Podłogi drewniane w pomieszczeniach z CO mogą, w wyniku zróżnicowanej wilgotności względnej powietrza, posiadać o połowę mniejsze szczeliny, o ile w okresie zimowym (grzewczym) będzie się nawilżało otoczenie i wilgotność powietrza nie spadnie poniżej 50%RH. W pomieszczeniach bez ogrzewania podłogowego, w wyniku regulowanej klimatyzacji, można utrzymać wilgotność względną otoczenia parkietu na stałym poziomie przez cały rok, co pozwoli uniknąć szczelin w parkiecie. W pomieszczeniach z ogrzewaniem podłogowym występują, uwarunkowane warunkami fizyki budowli, dwa razy większe szczeliny między elementami posadzki drewnianej, niż w pomieszczeniach z CO. Powodem jest znaczący spadek wilgotności względnej powietrza bezpośrednio na posadzce podłogowej, szczególnie w okresie zimowym, parkiet poddany jest znacznemu skurczowi. Opisane skutki, w przypadku podłóg drewnianych na ogrzewaniu podłogowym, nie będą zniwelowane poprzez zimowe nawilżanie w sezonie grzewczym, jak też w wyniku kosztownej klimatyzacji z pełną jej regulacją.