The Fallacies of Venting Crawl Spaces

Download PDF

Prawie 70% domów w Karolinie Południowej ma fundamenty crawl space. Budujemy więcej fundamentów w przestrzeni szczelinowej niż jakikolwiek inny stan w kraju. Mimo to nadal mamy problemy z naszymi przestrzeniami szczelinowymi. Problemy te obejmują pleśń i gnicie, podwyższony poziom radonu oraz obawy związane z termitami i innymi szkodnikami. Widzimy kondensację na kanałach wentylacyjnych, pleśń na legarach, termity i uszkodzenia drewna nudne chrząszcze i cupped podłóg z twardego drewna. Na spotkaniu Affordable Comfort, w którym ostatnio uczestniczyłem, prelegent z Kanady powiedział, że wentylacja przestrzeni pod ziemią w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych to szaleństwo. Muszę się z tym zgodzić. W tym artykule omówię niektóre z błędów, które dostrzegam w naszej obecnej praktyce wentylowania fundamentów w przestrzeni szczelinowej i przedstawię wytyczne dla lepszej wydajności przestrzeni szczelinowej.

Fałsz #1 – Istnieją podstawy badawcze dla obecnych wytycznych wentylacji przestrzeni szczelinowej.

Podobno wentylujemy przestrzenie szczelinowe, aby pomóc kontrolować wilgoć. Przeglądając dokumenty historyczne znajdujemy kilka dokumentów, które omawiają wentylację przestrzeni szczelinowych. W 1939 roku Forest Products Lab opublikowało „Use and Abuse of Wood in House Construction” (Użycie i nadużywanie drewna w budowie domów), w którym napisano: „Najlepsze są ekranowane otwory wentylacyjne o łącznej powierzchni 3 procent domu, z dokładnie zaizolowaną podłogą… Jeden mały wentylator w każdej ścianie ledwo wystarcza na wilgotnym Południu.”

W 1942 roku „Property Standards and Minimum Construction Guidelines” (Standardy własności i minimalne wytyczne budowlane) Federalnej Administracji Mieszkaniowej zawierały pierwszy wymóg dotyczący wentylacji przestrzeni szczelinowych w literaturze regulacyjnej. Poprzedzają one wszelkie znane badania nad wydajnością przestrzeni szczelinowej. Wymagania te stwierdzają w części „Zapewnić wystarczającą liczbę otworów wentylacyjnych w ścianach fundamentowych, aby zapewnić całkowitą powierzchnię wentylacyjną równą 1/2 procent zamkniętej powierzchni plus 1/2 stopy kwadratowej na każdy metr bieżący ściany zamykającej tę powierzchnię.”

W 1948 roku Agencja Mieszkalnictwa i Finansów Domowych (HHFA) opublikowała „Przestrzenie pełzające: ich wpływ na mieszkania”. Dokument ten zawiera omówienie niektórych prac dochodzeniowych wykonanych przez Brittona na kilku kompleksach mieszkaniowych. Britton powiedział, że „kiedy wentylacja w zakresie 1/1500 powierzchni budynku została wycięta w ścianach przestrzeni pełzającej, w połączeniu z wentylacją około 1/500 powierzchni budynku w ścianach przestrzeni strychowej i pokryciem podłoża przestrzeni pełzającej 55# mineralnym pokryciem dachowym, wszystkie problemy zostały najwyraźniej wyeliminowane. Interesującą uwagą w tej dyskusji było to, że Britton badał problemy z wilgocią na poddaszu.

Britton zawarł uwagę „Tam, gdzie podłogi przestrzeni pełzającej są pokryte 55# mineralnym pokryciem dachowym z rolki w skuteczny sposób, określona wentylacja ścian może być zredukowana aż do 90% dla kontrolowanej konstrukcji.” HHFA podążył z innym dokumentem, który stwierdził „Gdzie dobre pokrycie jest stosowane na całej powierzchni ziemi w przestrzeni pełzającej, bardzo mało wentylacji jest potrzebne.”

Kolejną rzeczą, którą widzimy jest zaktualizowane wymagania kodeksu. Minimalne Standardy Nieruchomości z 1958 r. stanowią: „Należy zapewnić co najmniej 4 wentylatory w ścianach fundamentowych, po jednym umieszczonym w pobliżu każdego rogu przestrzeni, o łącznej wolnej powierzchni wentylacyjnej netto nie mniejszej niż 1/150 powierzchni przestrzeni niepodpiwniczonej, lub obróbkę powierzchni ziemi w postaci materiału stanowiącego barierę dla pary … plus co najmniej 2 wentylatory w ścianach fundamentowych o łącznej wolnej powierzchni wentylacyjnej netto nie mniejszej niż 1/1500 powierzchni przestrzeni niepodpiwniczonej.” Jedyną różnicą, jaką widzę między kodeksem z 1958 roku a kodeksem IRC z 2000 roku jest to, że obecnie wymagamy minimum czterech wentylatorów na poziomie wentylacji 1/1500.

Z moich badań i badań Billa Rose’a z Building Research Council na Uniwersytecie Illinois wynika, że nie istnieją badania potwierdzające te zalecenia i kodeks. To, co mogę znaleźć w literaturze, wydaje się być ograniczone do badań terenowych z kilkoma etapami kontroli wilgotności zachodzącymi jednocześnie. Nie widzę oceny skuteczności każdego z tych kroków. To znaczy: Po dodaniu wentylacji poddasza ORAZ wentylacji fundamentów ORAZ pokrywy ziemnej, problem wilgoci na poddaszu został rozwiązany. Te prace z pewnością zawierają dobre informacje, ale nie sądzę, że zawierają wystarczająco dużo informacji, aby wesprzeć nasze istniejące kodeksy budowlane i wymagania dotyczące wentylacji.

W dodatku w literaturze nie znaleziono niczego, co naukowo wspierałoby częściowe przykrycie gleby w przestrzeni szczelinowej.

Fałsz #2 – Dzisiaj budujemy domy tak samo, jak wtedy, gdy ustanowiono obecne wytyczne dotyczące wentylacji przestrzeni szczelinowej.

Wiele rzeczy zmieniło się w domach, które budujemy dzisiaj w porównaniu z tym, co budowaliśmy w latach 1930-1950. Często budujemy na bardziej wilgotnych terenach (ponieważ wielu z tych wysokich i suchych już nie ma). Budujemy również domy głębiej w ziemi. (Budujemy mniejsze nawisy bez rynien i rynienek spustowych, a czasami nie nachylamy ziemi z dala od fundamentu.

Najbardziej znaczącą zmianą, jaką wprowadziliśmy w ciągu ostatnich 50 lat, jest moim zdaniem klimatyzacja. W wielu częściach kraju, robimy standardową praktykę tworzenia sztucznie chłodniejszych temperatur w naszych domach. Teraz z łatwością tworzymy temperatury, które są bliskie lub nawet niższe od temperatury punktu rosy otaczającego powietrza. Kondensacja pojawia się na powierzchniach, które nigdy wcześniej nie doświadczyły kondensacji. Klimatyzacja zaburzyła równowagę, której kiedyś doświadczaliśmy, a także równowagę, której używaliśmy, gdy tworzono przepisy dotyczące wentylacji.

Przekłamanie #3 – Wymagania dotyczące powierzchni wentylacyjnej 1/150 lub 1/1500 coś znaczą.

Użyłem urządzenia do badania przepływu powietrza ASHRAE Standard 51-1985, aby zmierzyć przepływ powietrza przez otwory fundamentowe o powierzchni od 24 cali kwadratowych wolnej powierzchni netto (NFA) do 75 cali kwadratowych NFA. Duży odpowietrznik NFA miał większy przepływ przy danym ciśnieniu, ale przepływ ten był około 1,75 razy większy niż w przypadku małego odpowietrznika, a nie 3 razy większy, jak można by się spodziewać na podstawie różnicy wielkości. Odpowietrznik automatyczny 65 NFA ma przepływ powietrza znacznie bliższy odpowietrznikowi 24 niż odpowietrznikowi 75. (Dzieje się tak z powodu dodatkowego ekranu po wewnętrznej stronie odpowietrznika, który nie jest wykorzystywany w obliczeniach NFA dla tego odpowietrznika, ale stanowi ograniczenie dla przepływu powietrza). Dlatego wydaje się, że rzeczywisty przepływ powietrza uzyskany przy spełnieniu wymogu 1/150 zależy od NFA każdego otworu wentylacyjnego, jak również od całkowitej łącznej powierzchni wentylacyjnej. Równoważna wolna powierzchnia netto składająca się z mniejszych otworów NFA zapewni większy przepływ powietrza niż mniejsza liczba dużych otworów NFA.

Następnie oszacowałem wymianę powietrza na godzinę w wysokiej na 3 stopy przestrzeni szczelinowej domu o powierzchni 1500 stóp kwadratowych przy użyciu tych samych otworów wentylacyjnych. Przy 1/150, potrzebowalibyśmy 60 z 24 otworów wentylacyjnych NFA. 60 otworów wentylacyjnych dałoby wielkość wymiany powietrza około 6,4 wymiany powietrza na godzinę (ACH). Dla kontrastu, większy otwór wentylacyjny 75 NFA wymagałby tylko 20 otworów wentylacyjnych i zapewniłby tylko 3,4 ACH. Stosunkowo duży otwór wentylacyjny 65 NFA sterowany termostatem zapewniłby tylko 2,6 ACH, gdyby zachowany został współczynnik 1/150.

Jeśli dodalibyśmy kompletne pokrycie terenu, jak zezwalają przepisy, moglibyśmy zmniejszyć wymóg wentylacji do 1/1500. Liczba wymaganych otworów wentylacyjnych spada do sześciu dla małych otworów wentylacyjnych o powierzchni 24 cali kwadratowych i czterech dla pozostałych otworów. Powoduje to spadek współczynnika wymiany powietrza do 0,64 ACH dla otworów 24 NFA, 0,45 ACH dla otworu automatycznego i 0,70 dla dużego otworu 75 NFA.

Badanie to wykazało, że określenie NFA dla wentylacji przestrzeni pełzającej nie wskazuje na ilość wentylacji, która może lub będzie występować w przestrzeni pełzającej. Zastosowanie mniejszych otworów wentylacyjnych NFA zapewni większą wentylację niż w przypadku zastosowania większych otworów NFA. Odpowietrzniki sterowane termostatem nie zapewniają przepływu odpowiadającego podobnej wielkości odpowietrznikowi sterowanemu ręcznie.

Fałsz #4 – Wentylacja zmniejszy poziom wilgotności w przestrzeni szczelinowej.

W rzeczywistości wentylacja pomoże zmniejszyć poziom wilgotności w przestrzeni szczelinowej tylko wtedy, gdy powietrze zewnętrzne jest suchsze niż powietrze w przestrzeni szczelinowej, lub gdy wystarczająco dużo gorącego powietrza zewnętrznego wejdzie i ogrzeje przestrzeń szczelinową. Powietrze zewnętrzne latem może w rzeczywistości zawierać więcej wilgoci niż powietrze w przestrzeni pełzającej i może pogorszyć sytuację, a nie ją poprawić. W zimie wentylacja pomoże wysuszyć przestrzeń, czasami aż do szkodliwego ekstremum.

Z psychrometrycznego punktu widzenia, wentylacja przestrzeni szczelinowej w celu usunięcia wilgoci działa, gdy powietrze zewnętrzne jest bardziej suche niż powietrze w przestrzeni szczelinowej. „Suchsze” nie oznacza niższej wilgotności względnej, ale raczej niższą wilgotność bezwzględną. Wilgotność względna to stosunek ilości wilgoci zawartej w powietrzu do ilości, jaką powietrze może utrzymać w danej temperaturze. Wilgotność bezwzględna to ilość wilgoci w danej ilości powietrza. Powietrze o temperaturze 85 stopni i wilgotności względnej 60% ma taką samą wilgotność bezwzględną jak powietrze o temperaturze 70 stopni i wilgotności względnej 100%. Tak więc wentylacja przestrzeni pełzającej o temperaturze 70F/100% RH za pomocą powietrza o temperaturze 85F/60% RH nie usunie wilgoci.

Temperatura punktu rosy to temperatura, w której kondensacja tworzy się podczas chłodzenia powietrza. Przy temperaturze punktu rosy, powietrze jest nasycone i każde dalsze chłodzenie spowoduje kondensację. W powyższym przykładzie zarówno powietrze z pomieszczenia piwnicznego o temperaturze 70F/100% wilgotności względnej, jak i powietrze zewnętrzne o temperaturze 85F/60% mają tę samą temperaturę punktu rosy, czyli 70F. Jeśli odpowietrzymy przestrzeń szczelinową powietrzem, które ma wyższą temperaturę punktu rosy niż powietrze w przestrzeni szczelinowej, w rzeczywistości będziemy dodawać wilgoć do przestrzeni szczelinowej, a nie usuwać ją.

Tutaj, w Południowej Karolinie, często mamy temperatury punktu rosy powietrza zewnętrznego około 75F. Z klimatyzacją, chłodnymi glebami i zimnymi przewodami w naszych przestrzeniach pełzających, temperatura punktu rosy w naszych przestrzeniach pełzających jest często niższa niż 75F. Kiedy je odpowietrzamy, pojawiają się problemy z kondensacją. Podłogi gniją, pleśnieją lub pęcznieją z powodu nadmiaru wilgoci. Kanały wentylacyjne pocą się i stają się nasycone wodą. Straty energii w kanałach idą w górę, ponieważ izolacja nie jest izolacją, gdy jest mokra.

Nasze branże kredytów hipotecznych, zwalczania szkodników i kontroli domów flagują wilgotność drewna w przestrzeni pełzającej powyżej 20% jako potencjalny problem. Przy tej zawartości wilgoci w drewnie, pleśń rzekomo może rosnąć. Ja widzę bezproblemowe przestrzenie z wilgotnością drewna o zawartości 16%. Wilgotność drewna na poziomie 16% odnosi się do powietrza o wilgotności względnej około 80%. Temperatura punktu rosy w przestrzeni szczelinowej przy 75F/80% RH wynosi około 68F. Dlaczego na świecie miałbym chcieć wentylować tę przestrzeń powietrzem, którego temperatura punktu rosy jest bliska 75F? Rezultatem będzie kondensacja na wszystkich chłodnych powierzchniach w tej przestrzeni.

Drewniane podłogi nad przestrzeniami szczelinowymi często doświadczają problemów z kubkami w lecie. Drewno rozszerza się, gdy staje się mokre. Typowy scenariusz, jaki widzę, to taki, że klimatyzacja utrzymuje wilgotność w pomieszczeniach mieszkalnych na poziomie niższym niż wilgotność w przestrzeni piwnicznej. Powoduje to nierówny poziom wilgoci na górnej i dolnej powierzchni drewna. Niższa, bardziej mokra powierzchnia rozszerza się i powoduje, że deski cup.

Wspólnym rozwiązaniem jest dodanie wentylacji do crawl space, aby zmniejszyć poziom wilgoci. Zgadnij, co się dzieje w zimie? Płyty filiżanki w przeciwną stronę. Teraz nasze pomieszczenie jest wentylowane stosunkowo suchym powietrzem, dzięki czemu rzeczy w nim się znajdujące naprawdę wysychają. (Gdy ogrzewasz powietrze, jego wilgotność względna spada.) Im więcej wentylacji dodajemy, aby wyleczyć letnie kubikowanie, tym gorsze jest odwrotne kubikowanie zimowe. Uderzamy w poziom wilgotności drewna z jednej skrajności w drugą. Inny ruch drewna związany z wilgocią, taki jak pęcznienie i kurczenie się drzwi, również ma miejsce w domu.

Fałszywe twierdzenie #5 – Wentylacja przestrzeni pod ziemią nie jest problemem energetycznym.

Z energetycznego punktu widzenia, dlaczego mielibyśmy chcieć wentylować przestrzeń pod ziemią? W zimie, nieklimatyzowana przestrzeń jest cieplejsza niż na zewnątrz. Doprowadzenie dodatkowego zimnego powietrza z zewnątrz spowoduje tylko, że przestrzeń będzie zimniejsza i zwiększy straty ciepła. W rzeczywistości, często instalujemy automatyczne odpowietrzniki, które zamykają się w zimie właśnie z tego powodu. Odwrotna sytuacja występuje w lecie: ciepłe powietrze zewnętrzne będzie dodawać ciepła do przestrzeni szczelinowej i zwiększać obciążenie chłodnicze. Ponieważ tak często instalujemy kanały w przestrzeni szczelinowej, odpowietrzanie zwiększa straty energii z kanałów. Kondensacja w czasie letnim w izolacji kanałów może łatwo podwoić straty energii z kanałów.

Przekłamanie #6 – Zwiększenie wentylacji przestrzeni szczelinowej jest realną procedurą ograniczania gazu glebowego.

Potencjalnym rozwiązaniem problemu podwyższonego poziomu radonu w przestrzeniach szczelinowych jest zwiększenie stopnia wentylacji przestrzeni szczelinowej. Ogólną zasadą kciuka jest podwojenie wskaźnika wentylacji w celu zmniejszenia poziomu radonu o połowę. Moje pierwsze pytanie brzmi: jaki jest obecny wskaźnik wentylacji? Powszechną strategią łagodzenia skutków jest dodanie zasilanego wentylatora w celu mechanicznego zwiększenia szybkości wentylacji. Jeśli założymy, że przestrzeń szczelinowa jest wentylowana w stosunku 1/150 przy użyciu otworów wentylacyjnych o powierzchni 24 cali kwadratowych i stałym wietrze 1 MPH, będziemy potrzebować wentylatora, który zapewni ponad 6 wymian powietrza na godzinę. To jest 6*4500/60 = 450 CFM, tylko po to, aby zmniejszyć poziom radonu o 50%. Ale po co zwiększać współczynnik wentylacji przestrzeni szczelinowej, aby rozwiązać problem z gazem glebowym, skoro wzrost wentylacji może spowodować tak wiele innych potencjalnych problemów i wydatków?

Podsumowując:

Przekłamanie #1 – istnieje podstawa badawcza dla obecnych wytycznych dotyczących wentylacji przestrzeni szczelinowej, podczas gdy w rzeczywistości nie wydaje się, aby istniała.

Przekłamanie #2 – Budujemy dziś domy tak samo jak wtedy, gdy powstawały dzisiejsze wytyczne dotyczące wentylacji przestrzeni szczelinowej, podczas gdy w rzeczywistości nasze dzisiejsze domy są drastycznie różne.

Przekłamanie #3 – Całkowita wolna powierzchnia netto zapewni odpowiednią wentylację, podczas gdy w rzeczywistości rzeczywiste pomiary przepływu małych otworów NFA i dużych otworów NFA zainstalowanych w tym samym stosunku NFA są drastycznie różne.

Przekłamanie #4 – Wentylacja zmniejszy poziom wilgoci w przestrzeni szczelinowej. Wentylacja pomoże obniżyć poziom wilgoci w przestrzeni szczelinowej tylko wtedy, gdy powietrze zewnętrzne jest bardziej suche niż powietrze w przestrzeni szczelinowej, lub gdy dostatecznie gorące powietrze zewnętrzne wejdzie i ogrzeje przestrzeń szczelinową. Powietrze zewnętrzne w lecie może w rzeczywistości zawierać więcej wilgoci niż powietrze w przestrzeni pełzającej i może pogorszyć sytuację, a nie ją poprawić. W zimie, wentylacja pomoże wysuszyć przestrzeń, czasami do szkodliwego ekstremum.

Przekłamanie nr 5 – Wentylacja przestrzeni nie jest problemem energetycznym, gdy w rzeczywistości może zwiększyć zarówno obciążenie grzewcze, jak i chłodzące.

Przekłamanie nr 6 – Zwiększenie wentylacji przestrzeni nieszczelnej jest realną procedurą łagodzenia gazu glebowego. Wentylacja w celu zmniejszenia ilości gazu glebowego (radonu, wilgoci, itp.) ma tak wiele nieodłącznych problemów omówionych w niniejszym dokumencie, że moim zdaniem nie jest warta kosztów ani odpowiedzialności.

Un-Venting a Crawl Space

Ponieważ wilgoć jest tak istotnym problemem w przestrzeniach szczelinowych, zajęcie się nią jest pierwszym priorytetem przy zamykaniu przestrzeni szczelinowej. Zewnętrzna woda musi być odprowadzana z dala od fundamentu dzięki odpowiedniemu stopniowaniu działki i właściwemu postępowaniu z odpływem z dachu. Crawl space gleby powinny być całkowicie pokryte opóźniacz pary. Kapilarny ruch wilgoci należy ograniczyć stosując przerwy kapilarne pod pomostami i ścianami fundamentowymi lub pokrywając ściany fundamentowe i pomosty środkiem opóźniającym parowanie. Ściany fundamentowe mogą być izolowane zamiast podłóg nad przestrzeniami pełzającymi w celu zwiększenia wydajności cieplnej. W niektórych przypadkach, osuszacz będzie musiał być dodany do przestrzeni pełzającej ze względu na złożoność projektów domów i psychrometrii zaangażowanych. Szczegółowe informacje na temat uszczelnionej przestrzeni pełzającej można znaleźć na naszej stronie specyfikacji uszczelnionej przestrzeni pełzającej.

W dobrej przestrzeni pełzającej, z dobrą kontrolą wilgoci w fundamencie i wokół niego, problemy z wilgocią nie będą istnieć. Poziomy wilgotności we wnętrzach będą bardziej stabilne. Podłogi z twardego drewna i inne rodzaje drewna wewnątrz budynku będą bardziej stabilne i mniej podatne na kurczenie się i wypaczanie. Koszty energii będą niższe, a kondensacja w przewodach wentylacyjnych zostanie wyeliminowana.

ASHRAE. 2001. 2001 ASHRAE Handbook Fundamentals, str. 6.4 6.9, Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc.

Boercker, F., 1984, „Technical Review of a Residential Conservation Service Measure: Insulation of Crawl Spaces”, ORNL, Oak Ridge Tenn 37830

BRAB. 1962, „Ground Cover of Crawl Spaces”, Report No. 15A to the Federal Housing Administration, Publication no. 998, Building Research Advisory Board, National Academy of Sciences-National Research Council, Washington, DC.

Britton, R.R. 1948. „Crawl Spaces”, Biuletyn techniczny HHFA nr 2, styczeń 1948. Washington, DC.

DeWitt, C. A., 1991, „Calibration of Foundation Vent Flow Rates”, Report to the Clemson University Housing Institute, Clemson, SC.

DeWitt, C. A., 1993, „Ventilation of Crawl Spaces in a Warm, Humid Climate”, Dissertation, Clemson University, Clemson, SC.

ICBO. (1998). International One and Two Family Dwelling Code. Falls Church, VA: The International Code Council, Inc.

Small Homes Council. 1980. „F4.4 Crawl Space Houses”, Vol 4, no 2. University of Illinois. Champaign, IL.

Verrall, A.F. and Amburgey, T.L. 1975. Prevention and Control of Decay in Homes, USDA Forest Service, and Department of Housing and Urban Development, US Government Printing Office, 001 0

Verrall, A.F. i Amburgey, T.L. 1975.