HÖYRYNSULKU

7.1.1 Käsitteitä ja määritelmiä

Höyrynsulku voidaan käsitteenä määritellä seuraavasti:

Höyrynsululla tarkoitetaan ainekerrosta, jonka pääasiallinen tehtävä on es-tää haitallinen vesihöyryn diffuusio rakenteeseen tai rakenteessa.

Määritelmän mukaan höyrynsulun tehtävänä on hidastaa vesihöyryn siirtymistä diffuusiolla rakenteeseen tai rakenteessa niin, ettei rakenteen kosteuspitoisuus missään vaiheessa nouse tästä syystä haitallisen suureksi. Vesihöyryn diffuusio voidaan puolestaan määritellä seuraavasti:

Vesihöyryn diffuusio tarkoittaa kaasuseoksessa (esim. ilma) vakio kokonais-paineessa tapahtuvaa vesihöyrymolekyylien liikettä, joka pyrkii tasoittamaan kaasuseoksen höyrypitoisuus- tai höyryn osapaine-eroja.

Vesihöyryn diffuusio ilmassa tapahtuu ilman muista kaasuista sekä painovoimasta riippumattomasti ja perustuu höyrymolekyylien satunnaiseen itsenäiseen liikeh-dintään (lämpöliike). Täten yksittäisen molekyylin liikkumissuuntaa on mahdoton ennustaa. Sen sijaan suuressa joukossa liike tapahtuu niin, että paikalliset höyrypi-toisuuserot tasoittuvat. Molekyylien nettosiirtyminen tapahtuu alenevan höyryn-paineen suuntaan.

Edellä kuvatun mukaisesti vesihöyryn diffuusio ei edellytä kaasuseoksen liikku-mista, mikä ilmenisi esim. havaittavana ilmavirtauksena. Toki diffuusiota voi ta-pahtua viskoosina virtauksena liikkuvassa ilmassakin, mutta ei siksi, että ilma on kaasuseoksena liikkeessä.

Diffuusion fysikaalisesta luonteesta johtuen siirtyvän höyryvirran suuruus riippuu siirtymisreitillä olevien ainekerrosten vesihöyrynvastuksesta ja siirtymistien pinta-alasta. Rakenteessa höyrynsulun tulisi yleensä peittää siirtymistien pinta-ala naan. Jos höyrynsulussa on kuitenkin vähäisiä rakoja ja reikiä, joiden osuus koko-naispinta-alasta on mitätön, ei vesihöyryn siirtyminen diffuusiolla rakenteeseen juurikaan lisäänny. Sen sijaan, jos höyrynsulun tulisi toimia ilmansulkuna (katso kohta 7.2) ja estää vesihöyryä sisältävän ilman vuotaminen rakenteeseen, ovat vä-häisetkin raot ja reijät kiusallisia. Höyryn siirtyminen tapahtuu tällöin konvektiona virtaavan ilman mukana eikä diffusoitumalla.

Saattaa vaikuttaa oudolta, ettei höyrynsululta välttämättä kaikissa oloissa vaadit-taisi reijättömyyttä ja tiiveyttä myös ilmavuotojen kannalta. Tällainen vaatimus tu-lee kuitenkin kohdistaa ilmansulkuun ja nähdä oikein ilmansulun tehtävä raken-teeseen suuntautuvan vesihöyryn konvektion rajoittajana. Jos rakenteessa on toi-miva ilmansulku riittää vesihöyryn diffuusion rajoittamisen kannalta se, että höy-rynsulku peittää käytännöllisesti katsoen koko rakenteen pinta-alan. Tällainen höyrynsulku voi olla sivelty ainekerros, rakenteessa oleva kalvo tai paksumpi

runkona, sisäverhouksena tai lämmöneristeenä toimiva ominaisuuksiltaan sopiva ainekerros. Jos höyrynsulun tulee toimia myös ilmansulkuna, on höyrynsulun oltava kokonaisuudessaan ja yksityiskohdiltaan ilmanpitävä ilmansulun vaatimusten mukaan.

7.1.2 Höyrynsulun vaatimukset

Suomessa on käyty runsaasti keskustelua höyrynsulullisista ja -suluttomista rakenteista. Tässä keskustelussa on ainakin ajoittain ollut vastakkainasettelua, joka perustuu käytännön rakennustoiminnassa omaksuttuun käsitteistöön, jolloin fysikaaliset perusteet ovat hämärtyneet. Tuloksettomin on keskustelu silloin, kun höyrynsululla tarkoitetaan muovikalvoa ja höyrynsuluttomuudella sitä, että muovikalvoa tai vastaavaa ei käytetä. Tällainen määrittely ei sovellu moniin yleisesti käytettäviin toimiviin rakenneratkaisuihin. Asia vain on keskusteluissa fokusoitunut liiaksi kevyeen rankarakenteiseen seinään.

Vastakkainasettelun sijaan asiaa voidaan lähestyä toiminnallisten vaatimusten kautta käyttäen fysikaalisesti määriteltyjä käsitteitä. Kaikilta rakenteilta tulee edellyttää, ettei vesihöyryn diffuusiosta saa aiheutua rakenteille tai rakennuksen käytölle suunnitelmien vastaista haittaa. Suomen ilmasto-oloissa tällainen vaara on ilmeinen. Näin ollen meillä on aina lähdettävä siitä, että vesihöyryn diffuusio rakenteisiin on hallinnassa ja suuruudeltaan vaaraton. Kaikissa vaipparakenteissa tulee toteutua se, ettei lämpimältä puolelta diffusoituva vesihöyry johda höyrynpaineen ja suhteellisen kosteuden haitalliseen nousuun rakenteen sisällä suunnitelmien mukaisissa käyttöoloissa. Yleisesti tämä toteutuu noudattamalla periaatetta, jonka mukaan rakenteen lämpimässä osassa on suurempi höyrynvastus kuin kylmällä puolella. Poikkeuksiakin käytännössä on, mutta niiden menestys perustuu rakenteeseen suuntautuvan diffuusion lähes täydelliseen estämiseen tai ajoittaisen kosteuskeräytymän sallimiseen, jolloin kylmälläkin puolella voi olla tiivis kerros.

Toiminnallinen ajattelutapa johtaa väistämättä siihen johtopäätökseen, että kaikissa rakenteissa tarvitaan ainekerros tai kerroksia vesihöyryn diffuusion hidastamiseen. Tätä aine- tai rakennekerrosta voidaan perustellusti kutsua höyrynsuluksi. Meidän tulee vain tietää höyrynsulun höyrynvastukselle asetettava vaatimusarvo ja löytää ratkaisu vaatimuksen toteuttamiseen. Tästä näkökulmasta katsoen Suomessa ei voida käyttää menestyksellä höyrynsuluttomia rakenteita, mutta toteutus voi olla muutakin kuin muovikelmu tai vastaava.

Tässä tutkimuksessa on lähdetty hakemaan määrällistä vaatimusta höyrynsulun vesihöyrynvastukselle, kun rakenteessa on avohuokoinen vesihöyryä diffuusiolla hyvin läpäisevä lämmöneristys kuten mineraalivilla tai sellukuitueristys.

Tarkastelut on tehty kerroksellisella rakenteella, jossa lämmöneristyksen kummassakin pinnassa on ohut höyrynvastukseltaan tunnettu ainekerros, jolla ei ole lainkaan kosteuden sitomiskykyä. Tämä olettamus lisää johtopäätösten turvallisuutta, sillä se nopeuttaa kosteuden paikallisen keräytymähuippujen muodostumista.

Kohdan 5.1 tulosten mukaan höyrynsulun höyrynvastukselle voidaan Suomessa asettaa seuraava vaatimus:

Avohuokoisen lämmöneristyksen lämpimällä puolella olevan aine- tai rakennekerroksen vesihöyrynvastuksen on oltava lämmityskauden toimintaoloissa vähintään viisinkertainen verrattuna kylmällä puolella olevan aine- tai rakennekerroksen vesihöyrynvastukseen. Ellei tämä vaati-mus toteudu, on rakenteeseen lisättävä erillinen höyrynsulku, jonka höyryn-vastuksen on oltava riittävän suuri vaatimuksen toteuttamiseksi.

Esitetty vaatimus koskee kaikkia rakenteita, joissa on hyvin vesihöyryä läpäisevä avohuokoinen lämmöneristys. Edellä viitattiin joihinkin poikkeuksiin. Näiden toi-mivuudesta olisi yleensä hyvä varmistua erillisellä tutkimuksella.

Puun ja puupohjaisten rakennusaineiden ja tuotteiden vesihöyrynjohtavuus riippuu epälineaarisesti kosteuspitoisuudesta ja ympäristön suhteellisesta kosteudesta.

Normaalia on, että vesihöyrynjohtavuus kasvaa suhteellisen kosteuden noustessa ja erityisen voimakkaasti korkean kosteuden alueella. Tällaisesta aineesta tehdyn kerroksen vesihöyrynvastus vaihtelee vuodenaikojen mukana. Lämmöneristyksen lämpimällä puolella on lämmityskaudella kuivaa ja vastaavasti kylmällä puolella suhteellinen kosteus suurimmillaan. On mahdollista, että monet vesihöyrynvastuk-sen suhteen verraten symmetrisiltä vaikuttavat rakenteet, joissa on samankaltaisia kerroksia lämmöneristyksen kummallakin puolella, ovat toimivia juuri tästä syystä. Selvää on kuitenkin, että niissä rakenteen kosteuspitoisuus kohoaa talvella enemmän kuin käytettäessä hieman diffuusiotiiviimpää sisäverhousta.

Kohdan 4.1 mukaan tyypillinen höyrynsulkumuovi on diffuusiotiiviydeltään 100...1000 kertainen verrattuna huokoisiin rakennuspapereihin tai yleisesti käytet-täviin tuulensuojatuotteisiin. 7 µm paksu alumiinifolio on muovikelmua vielä pari kertaluokkaa tiiviimpi. Tällaiset tuotteet ovat olennaisesti edellä esitettyä vaati-musta diffuusiotiiviimpiä ja siten soveltuvia höyrynsuluksi. Ne kuitenkin estävät huoneilman ja rakentessa niiden ulkopuolella olevan osan välisen kosteudensiirron tehokkaasti. Tästä ei ole haittaa, mikäli sisäilman laatu ja kosteus hallitaan suunni-tellusti ilmanvaihdon avulla. Kylmänä kautena kosteus tiiviin höyrynsulun ulko-puolinsessa rakenteessa ei juuri sisäilman vesihöyryn diffuusion takia lisäänny.

Höyrynsulun tulee sijaita rakenteen sellaisessa kohdassa, ettei suhteellinen kosteus nouse liian korkeaksi höyrynsulun lämpimällä puolella. Varmin paikka on läm-möneristyksen lämmin puoli.

Rankarakenteisissa seinissä on höyrynsulku viety usein 50 mm syvyyteen läm-möneristyksen lämpimästä pinnasta. Perusteluna on se, ettei tarvita läpivientejä, jolloin höyrynsulku säilyy ehyempänä. Tällaiset perustelut viittaavat luonnollisesti ilmansulkuun ja ovat siinä mielessä järkeviä.

Laskennallisesti on helppo osoittaa, että lämmöneristyksen sisään asennettu höy-rynsulku on turvallinen, jos ulkopuolella on paksumpi osa eristystä (väh. 100 mm). Käytännössä riskejä voi kuitenkin aiheutua useista syistä, kuten

- paikallinen työvirhe lämmöneristyksen ulko-osassa

- paikallinen kylmäsilta höyrynsulun ulkopuolisessa rakenteessa

- höyrytiiviin kerroksen asentaminen rakenteen sisäpintaan, jolloin väliin mahdol-lisesti pääsevä kosteus ei voi kuivua (ulkoseinään rajoittuvat märkätilat, diffuusio-tiivis maalaus).

Mainituista riskeistä johtuen voitaisiinkin ajatella, että lämmöneristyksen sisään tehdään haluttaessa vesihöyryä diffuusiolla hyvin läpäisevä ilmansulku ja varsinainen höyrynsulku tehdään lähelle rakenteen sisäpintaa. Tällöin haluttu tavoite toteutuu olennaisesti pienemmillä riskeillä. Lisäksi paksussa lämmöneristyksessä sisään viety ilmansulku vähentää luonnollisen konvektion lämpöteknisiä haittoja.