Strona główna | AktualnościWilgotność w budynku

Wilgotność w budynku

Zjawisko korozji biologicznej pomieszczeń mieszkalnych obejmuje wszystkie rodzaje budynków na całym świecie. Według danych literaturowych od 20 do 40% mieszkań w Północnej Europie i Ameryce dotkniętych jest tym problemem. W Wielkiej Brytanii jest to 30-45%, Holandii 20-25%, Finlandii 20-30%, w USA i Kandzie powyżej 30%. Brak jest jednoznacznych danych dotyczących Polski, szacuje się, że jest to poziom ok. 30%.

Fot. Politechnika Łódzka

Efektem korozji biologicznej jest deterioracja obiektów budowlanych, jak i zagrożenia zdrowotne użytkowników pomieszczeń wynikające z nadmiernego rozwoju czynników biologicznych i obecnością ich metabolitów w środowisku. Widocznym skutkiem biodeterioracji są zmiany struktury, przebarwienia, wżery, wybrzuszenia, łuszczenie powłok malarskich, jak również zmiany właściwości mechanicznych. Powodowane są one przez różne czynniki biologiczne: grzyby pleśniowe, grzyby domowe, bakterie czy glony, z których największe znaczenie mają pleśnie. Nadmierny rozwój tych organizmów w pomieszczeniach zamkniętych spowodowany jest zwykle podwyższoną wilgotnością względną powietrza i długotrwałym zawilgoceniem powierzchni. Jest to skutek wielu błędów na etapie projektowania, budowy i eksploatacji budynków, jak również sposobu użytkowania pomieszczeń.

Obecność wody jest kluczowym czynnikiem decydującym o zanieczyszczeniach biologicznych w budynku, regulującym przeżywalność i rozmnażanie mikroorganizmów.

Większość mikrobiologów używa terminu aktywność wody do określenia dostępności wody w określonym substracie. Wskaźnik aktywności wody aw, definiuje się jako stosunek prężności par nad materiałem do prężności par nad czystą wodą. Aw materiału pozostającego w równowadze z powietrzem o określonej wilgotności względnej WWP odpowiada w przybliżeniu wartości WWP/100. Do określenia wilgotności materiałów budowlanych używa się również wartości wilgotności masowej (Wm). Ze względu na ten parametr dokonano następującego podziału murów: ściany o dopuszczalnej wilgotności (Wm 0–3%), ściany o podwyższonej wilgotności (Wm 3–5%), ściany średnio zawilgocone (Wm 5–8%), ściany mocno zawilgocone (Wm  8–12%), ściany mokre (Wm>12%). Jednak materiały budowlane mogą absorbować z atmosfery różne ilości wody. Materiały o takiej samej wilgotności masowej mogą mieć inne wartości aw. W związku z tym wartość wilgotności masowej nie zawsze dobrze opisuje status wilgotnościowy materiału. Przy wilgotności względnej powietrza 80% (aw = 0,8) wilgotność masowa drewna może wynosić 17%, tapety papierowej 11%, zaprawy cementowej 1%, cegły 0,1–0,9%, płyty gipsowej 0,7%. Przy dostępności do substancji organicznej wszystkie wymienione materiały w warunkach aw = 0,8 są podatne na kolonizację przez grzyby mimo skrajnie różnych wartości wilgotności masowej. Duże lokalne wahania przepływu powietrza i temperatury na powierzchni (szczególnie mostki termiczne) generują w danym miejscu pomieszczenia mikroklimaty z bardzo wysoką aw, nawet w pomieszczeniach o niskiej WWP. Ponadto parametry fizyczne w budynku, w tym wilgotność i temperatura nie są stałe. Dlatego jednorazowy pomiar jedynie wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu nie jest wystarczający do określenia stanu wilgotnościowego przegrody budowlanej i prognozowania, czy nastąpi rozwój mikroorganizmów.

Rodzaj organizmów Warunki wzrostu
Wilgotność materiału Wilgotność powietrza Temperatura
Bakterie Materiały mokre
aw 0,95–0,99
>97% WWP –5–60°Ct
Grzyby pleśniowe Średnia wilgotność materiału zależna od czasu, temperatury i gatunku
aw 0,75–0,9
>75% WWP 0–50°C
Grzyby domowe >25–60% wilgotności masowej w zależności od czasu, temperatury, materiału i gatunku
aw 0,95–0,97
>96% WWP 3–40°C
w zależności od gatunku
Glony Materiały mokre Brak danych 0–45°C

Tabela 1. Wymagania klimatyczne mikroorganizmów w budynku


Każdy organizm posiada własne wymagania odnośnie minimalnej wilgotności materiałów, niezbędnej do zainicjowania rozwoju i dalszego wzrostu. Na podstawie przeglądu literatury, w tabeli 1 przedstawiono szeroki zakres parametrów, przy których możliwy jest wzrost organizmów, świadczący o ich dużych zdolnościach adaptacyjnych.

Nieliczne badania dotyczą występowania bakterii w pomieszczeniach mieszkalnych. Optymalna aw dla bakterii wynosi ok. 0,99, ale minimalna np. dla Staphylococcus aureus 0,86. Głównym źródłem tych organizmów w pomieszczeniach jest człowiek. Spośród bakterii wyizolowano gramdodatnie rodzaje Bacillus, Paenibacillus, Arthrobacter, Mycobacterium oraz promieniowce Streptomyces, jak również gramujemne AgrobacteriumStenotrophomonas. Z obiektów po powodziach izolowane były również bakterie chorobotwórcze z rodziny Enterobacteriaceae.

Większość grzybów z gromady Basidiomycota rozkładających drewno należy do organizmów hydrofilnych, a ich wzrost następuje przy aw materiału około 0,97. Dla Coniophora puteana optymalna zawartość wody w materiale to 50–60%, natomiast minimum to 24%, dla Serpula lacrymans zakres optymalny to 27–30%, zaś minimalna wartość 20% wilgotności masowej. Gatunki te jednak nie rozwijają się na ekstremalnie mokrym drewnie powyżej 90% wilgotności masowej.
Glony są organizmami autotroficznymi, do swojego wzrostu nie potrzebują materii organicznej, energię i związki pokarmowe czerpią podczas procesu fotosyntezy. Występują na wilgotnych stale bądź czasowo elewacjach, charakteryzują się dużą zmiennością pod względem wymagań temperaturowych i zapotrzebowania na wodę.

Grzyby pleśniowe na podstawie minimalnej wartości aktywności wody podzielono na kserofile, preferujące środowiska o małej zawartości wody i hydrofile, występujące w środowiskach o dużym zawilgoceniu (tabela 2).

Grupa Gatunek Minimalna aw w 25°C
Kserofile ekstremalne
Aw<0,75
Aspergillus penicillioides
Aspergillus restrictus
Aspergillus wentii
Eurotium amstelodami
Eurotium echinulatum
Eurotium repens
Wallemia sebi
0,73–0,77   
0,71–0,75
0,73 – 0,75
0,71 – 0,76
0,64
0,72–0,74
0,69–0,75
Kserofile umiarkowane
Aw 0,75–0,79
Aspergillus flavus
Aspergillus sydowii
Aspergillus terreus
Aspergillus versicolor
Paecilomyces variotii
Penicillium chrysogenum
Penicillium brevicompactum
0,78–0,80
0,78–0,81
0,78
0,75 (0,74)–0,79
0,79–0,84
0,78–0,81 (0,85)
0,78 0,82
Kserofile słabe
Aw 0,8–0,89
Alternaria alternata
Absidia corymbifera
Aspergillus fumigatus
Aureobasidium pullulans
Cladosporium cladosporioides
Cladosporium herbarum
Epicoccum nigrum
Fusarium moniliforme
Mucor plumbeus
Penicillium citrinum
Penicillium expansum
Penicillium viridicatum
Ulocladium chartarum
0,85–0,88
0,88–0,89
0,85–0,94
0,87–0,89
0,86–0,88 (0,83–0,84)
0,85–0,88
0,86–0,9
0,89–0,91
0,87–0,93
0,80–0,82
0,82–0,85
0,81
0,89
Hydrofile
Aw>0,9
Botrytis cinerea
Geomyces pannorum
Neosartoria fisheri
Rhizopus stolonifer
Stachybotrys chartarum
Sisitotrema brinkmannii
Verticillium lecanii
Acremonium murorum
0,93–0,95
0,92
0,93
0,93
0,94 (0,91–0,93)
0,96–0,97
0,95
0,96

Tabela 2. Wymagania wilgotnościowe grzybów pleśniowych

W budynku rozprowadzenie wilgoci w materiale budowlanym rzadko jest równomierne. Różne regiony przegrody budowlanej, elementy konstrukcyjne, mają inne wartości aw i w związku z tym następuje selekcja mikroorganizmów zasiedlających poszczególne mikronisze. W miarę wysychania przegród budowlanych zmienia się skład jakościowy mikroorganizmów. Im dłuższy czas mija od zawilgocenia tym mniej gatunków jest wykrywanych. Wymagania grzybów, co do zawartości wilgoci w podłożu zależą nie tylko od gatunku, ale też od temperatury oraz podłoża, na którym one rosną. Zwykle pomalowanie ściany farbą emulsyjną zawierającą pochodne celulozy, powoduje, że grzyby mogą się rozwijać na takiej powierzchni przy niższym zawilgoceniu niż na analogicznym materiale, ale bez powłoki malarskiej. Obniżenie temperatury sprawia, że grzyby do swojego wzrostu wymagają wyższej wilgotności.

Naturalnie zmieniająca się ilość wody w przegrodzie budowlanej poprzez wysychanie, bądź zwiększające się zawilgocenie powoduje, że następuje sukcesja kolejnych organizmów kolonizujących powierzchnię. Zmienia się w związku z tym skład jakościowy i ilościowy poszczególnych gatunków. Na podstawie obserwacji w środowisku naturalnym oraz badań laboratoryjnych określających minimalną wartość aktywności wody dokonano klasyfikacji grzybów kolonizujących materiały budowlane na pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych kolonizatorów (tabela 3). Oczywiście podział ten jest umowny i jeśli materiał zostanie zawilgocony w bardzo dużym stopniu (aw>0,9) to zostanie skolonizowany w pierwszej kolejności przez hydrofilne gatunki należące do trzeciorzędowych kolonizatorów, które w sukcesji staną się pierwszorzędowymi.

Zawartość wilgoci w materiale Kategoria
Niska
(aw<0,8, WWP<80%)
Pierwszorzędowi kolonizatorzy
Aspergillus versicolor (w 25°C)
Penicillium brevicompactum
Penicillium chrysogenum
Eurotium sp.
Średnia
(aw 0,80–0,90, WWP 80–90%)
Drugorzędowi kolonizatorzy
Cladosporium cladosporioides
C.sphaerospermum
Aspergillus versicolor
(w 12°C)
Wysoka
(aw>0,90, WWP>90%)
Trzeciorzędowi kolonizatorzy
Mucor plumbeus
Alternaria alternata
Acremonium sp.
Stachybotrys atra
Ulocladium consortiale
Drożdże (Rhodotorula, Sporobolomyces)
Bakterie, promieniowce

Tabela 3. Sukcesja mikroorganizmów w budynku

Ekspertyzy mykologiczne prowadzone w Instytucie Technologii Fermentacji i Mikrobiologii wskazują, podobnie jak w literaturze, że dominującymi gatunkami na przegrodach budowlanych o różnej wilgotności są Aspergillus versicolor, Penicillium chrysogenum i Cladosporium cladosporioides. W tabeli 4 przedstawiono wybrane wyniki analiz mykologicznych dotyczących różnych rodzajów materiałów budowlanych oraz wartości ich wilgotności masowej.
Materiał Wilgotność masowa Liczba grzybów jtk/100 cm2 Gatunek Udział %
Cegła 0,1% 4,9 × 103 Penicillium chrysogenum
Aspergillus versicolor
Acremonium butyri
Alternaria tenuisima
69,4
19,6
8,6
2,4
5–9% 4,2 × 106 Aspergillus versicolor
Acremonium butyri
Cladosporium cladosporioides Penicillium chrysogenum
Aspergillus flavus
Acremonium murorum
71,2
24,8

2,02
1,01
0,59
0,42
Tynk pokryty powłoką malarską 0,6% 3,4 × 102 Acremonium strictum 100
2,6% 6,9 × 104 Cladosporium cladosporioides
Aspergillus versicolor

59,4
40,6
5,5% 4,8 × 105 Acremonium butyri
Penicillium chrysogenum
Alternaria alternata
Cladosporium cladosporioides
Botrytis cinerea
37,5
33,3
15,8

10,4
3,0
7,2% 1,6 × 102 Acremonium butyri
Chaetomium sp.
Aspergillus sydowii
Penicillium chrysogenum
68,8
18,8
6,3
6,1
7,8% 9,9 × 105 Acremonium butyri
Aspergillus versicolor
88,9
11,1
Tynk pokryty tapetą 2,5% 2,1 × 107 Stachybotrys atra 100
3,0% 5,0 × 105 Stachybotrys atra
Cladosporium herbarum
Aspergillus versicolor
Penicillium chrysogenum
80
10
5
5
7,6% 2,8 × 107 Stachybotrys atra
Aspergillus versicolor
96,4
3,6

Tabela 4. Wpływ zawilgocenia materiałów na rodzaj i liczbę grzybów pleśniowych (badania własne)

W przypadku cegły przy niskiej wilgotności masowej tj. 0,1% liczba grzybów pozostawała na dopuszczalnym niskim poziomie 4,9 × 103 jtk/100 cm2, zawilgocenie od 5 do 9% spowodowało, że liczba tych organizmów była znacznie wyższa, a mikroflora bardziej różnorodna. Dominował Aspergillus versicolor, ale liczba gatunków hydrofilnych, jakimi są Acremonium butyriiA.murorum była wysoka. Tynki będące przedmiotem analizy charakteryzowały się wilgotnością masową od 0,6% do 7,8%. Liczba grzybów pleśniowych wykrywana na powierzchniach wynosiła od 1,6 × 102 do 9,9 × 105 jtk/100 cm2. Nie stwierdzono jednak prostej zależności między poziomem zawilgocenia a zagrzybieniem. W 60% próbek wykazano jednak dominację gatunków hydrofilnych, należących do rodzaju AcremoniumCladosporium. Tynk pokryty tapetą charakteryzował się zawilgoceniem od 2,5% do 7,6%. Liczba grzybów we wszystkich trzech próbkach była wysoka i wynosiła od 5,0 × 105 do 2,8 × 107 jtk/100 cm2. W tym przypadku zaobserwowano specyficzność substratową grzybów, dominował bowiem Stachybotrys atra, hydrofilny gatunek celulolityczny.

Podsumowanie
Z danych literaturowych i badań własnych wynika, że wilgotność materiału, jak również wilgotność względna powierza jest najważniejszym czynnikiem decydującym o składzie ilościowym i jakościowym mikroorganizmów w budynku. Poziom zawilgocenia bardziej wpływa na skład gatunków grzybów pleśniowych niż na intensywność ich namnożenia. Rozwój grzybów jako czynnika korozji biologicznej jest skutkiem kompleksowego oddziaływania, obok wilgotności, rodzaju materiału, jego składu chemicznego i dostępności źródła węgla.

dr inż. Małgorzata Piotrowska
prof. dr hab. Zofia Żakowska
Politechnika Łódzka, Instytut Technologii Fermentacji i Mikrobiologii, literatura
dostępna u autora:
malgorzata.piotrowska@p.lodz.pl

Źródło: Tynki, nr 4 (13) 2011

CZYTAJ WIĘCEJ

Ochrona elewacji budynków narażonych na wzmożone działanie wilgoci



DODAJ KOMENTARZ
Wymagane: Zaloguj się aby dodać komentarz > Zaloguj się
PREZENTACJA FIRM
Festool
TEMAT MIESIĄCA
Mamy 30 lat na modernizację wszystkich budynków. Czy Polska na tym skorzysta?

Zgodnie z założeniami nowej dyrektywy, państwa członkowskie UE muszą opracować długoterminową strategię renowacji budynków, zarówno publicznych jak i prywatnych. Plan jest taki, by do 2050 roku wszystkie budynki w Polsce były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii (tzw. standard nZEB). Założone plany powinny zawierać także cele pośrednie, które zrealizujemy w latach 2030 i 2040. Czytaj więcej