Aperis en simila teksto en La Domo n-ro 16 (oktobro 1997) [ISSN 1257-3558]
Fasadojn kaj tegmentojn de konstruaĵoj ni povas kompari kun la haŭto aŭ vestaĵoj de homoj. Per tiaj protektiloj ni provas krei enan klimaton, ofte pli konstantan ol ekstere, en kiu la dezirataj procezoj povas daŭre efektiviĝi. Ĉe homoj temas precipe pri ĥemiaj procezoj kiuj determinas niajn sentojn, pensojn kaj simile. Ĉe konstruaĵoj temas pri funkcioj loĝi, labori, fabriki, dormi kaj tiel plu.
Konkrete tio ekzemple signifas ke, per la fasado ni malhelpas troan eniron de sunradioj, se ili kaŭzas troan varmiĝon de la ena klimato. Ankaŭ per la fasado ni provas malhelpi ke ekstera bruo eniras la kontruaĵon (aŭ inverse!). Alia grava funkcio de la fasado estas la malhelpo de eniro de akvo. Krome gravas ke la fasado restas bela kaj taŭga; kaj ankaŭ pri tio akvo estas tre grava faktoro. Rilate al tio, en la du sekvontaj alineoj mi donas kelkajn ekzemplojn.
Homoj kiuj loĝas en landoj en kiuj oni multe uzas brikojn, kaj en kiuj regule estas varmaj kaj malvarmaj periodoj, konas la fenomenon ke dum frostaj periodoj akvo en la poroj de brikoj kaŭzas krevojn en la brikoj. Same detruantaj povas esti la fortoj en la poroj el kiuj sala akvo (el aliaj materialoj, el la grundo) vaporiĝas, kaj en kiuj la salo kistaliĝas. Alia minaco estas la t.n. acida pluvo, kiu precipe detruas maldurajn naturajn ŝtonspecojn. Alia ekzemplo estas muskoj kiuj uzas la fasadon kiel grundo sur kiu ili povas kreski, kondiĉe ke la fasado restas sufiĉe malseka.
Ne nur ekzistas tiaj ĉi naturaj fortoj, ankaŭ la formo kaj konsisto de la fasado povas helpi al ĝia difektiĝo. Se supra parto de la fasado estas el vitro, do ne-absorbema je akvo, kaj la suba parto estas el absorbema briko, jen oni ofte jam havas problemon: la pluva akvo kiu falas sur la vitro, fluas supren, kaj kunportas la polvon sur la vitro supren, sur la brikoj. La brikoj ricevas do kroman akvon kaj kromajn malpuraĵojn: post kelka tempo ili videble malpuriĝas (vd. figuron 1).
Figuro 1: Pro la koloro de la betonaj bendoj oni vidas kiel akvo fluas sur la fasado. La pli helaj partoj estas relative puraj pro la pli granda fluo. La akvo kiu venas de la suba fenestro (sen sojlo), iras sur la suba betona bendo; pro la ekzisto de sojlo sub la supra fenestro malpli da akvo iras sur la supra bendo, krom je kelkaj punktoj. (Foto de J. Bults kaj W. Copal, TUE, 1990.)
Per pli bona konceptado de fasadoj oni povus plibonigi: (A) la elekton de materialoj, kaj (B) la formon de la fasado rilate al la distribuo de la akvo kaj la malpuraĵoj sur kaj en la fasado. Tio postulas praktikan sperton pri jam ekzistantaj konstruaĵoj kaj studon. En la universitato en kiu mi laboras, oni provas detale ekkoni: (1) la karakterizadon de fasadaj materialoj rilate al absorbemo je akvo kaj al interna akva transporto, kaj (2) la faktorojn kiuj influas la internan distribuon de akvo en la fasado mem (suno, vento, pluvo, endomaj fontoj de humideco, grundo).
Pri unu el la faktoroj, pluvo, mi studas. La tasko estas per komputila kalkulado (teoria modelo) kaj per mezurado pli kompreni pri la distribuo kaj kvanto de pluvo kiu falas sur fasadoj. La celo estas formuli metodojn kaj praktikajn regulojn por la estimado de la kvanto de pluvo sur fasadoj, utilajn por: (a) la konceptado de fasadoj (arĥitektoj), (b) la testado de fasadaj materialoj kaj elementoj en laboratorioj kaj (c) la esploro pri humideca transporto en muroj.
Unuavide la problemo ŝajnas facila, sed la fakto estas ke ĝis nun apenaŭ ekzistas uzeblaj metodoj kaj praktikaj reguloj. Britio estas la ununura lando en la mondo kiu havas oficialan normon.
La kaŭzo ke sur (vertikalaj) fasadoj falas pluvon, estas la vento. La vento blovas al la falantaj gutetoj, kiuj sekve deiras de siaj estunte rektaj vertikalaj vojoj. En kelkaj lingvoj oni indikas ke temas pri ``batanta pluvo''. Vidu ekzemple: Schlagregen kaj pluie battante. En la angla oni diras wind-driven rain, aŭ ---pli ofte sed malkorekte--- driving rain. Mi ĉi tie preferas la esprimon ``oblikva pluvo'' en Esperanto, ol rekta traduko el tiuj menciitaj lingvoj.
Krome mi devas rimarki ke la nocio ``bati'' (kun meĥanika efiko, kiel bruo) tute ne gravas al oblikva pluvo (almenaŭ ne por meteorologoj). En hejma lingvouzo, la vortoj Schlagregen, pluie battante, k.s. ankaŭ estas uzataj por tre intensaj pluvoj.
La intenso de la oblikva pluvo trafanta fasadon dependas de jenaj faktoroj:
(i.) la intenso de la pluvo en la libera aerfluo,
(ii.) la spektro de la gutoj en la pluvo en la libera aerfluo,
(iii.) la rapideco kaj direkto de la libera vento,
(iv.) la formo de la konstruaĵo kaj ĝia proksimo,
(v.) la pozicio sur la fasado de la konstruaĵo.
Gravas en ĉi tiea konsideroj la ideo de ``libera aerfluo''. Tio estas la aerfluo (vento) sur granda ebena tereno sen konstruaĵoj. Ĉe stabila vetero la (horizontala) rapideco (u) de la vento laŭ la alteco z estas:
u(z) = (u* / 0.4) ln (z / z0),
kun u* = frota rapideco (kiu dependas de la fluktuantaj horizontalaj kaj vertikalaj movoj de la vento), kaj z0 = alto de malglateco de la tereno (ĉ. 0.03 m por herbejo, 0.0002 m por lago).
Se la malglateco de la tereno ne ŝanĝiĝas, la rapidecoj estas konstantaj horizontale, kaj la supra formulo validas je ĉiu punkto. Ĝuste pro la ekzisto de konstruaĵoj (kaj aliaj objektoj) la vento forte turbulas kaj iras en diversaj direktoj, ĉirkaŭante la konstruaĵojn. (Mi nun devas krome diri ke ankaŭ ĉe stabila vetero la vento iom turbulas, je ĉirkaŭ 10-30 elcentoj de la averaĝa rapideco --- mi nun preterpaŝas tiun ĉi kompleksigaĵon.)
Figuro 2: Per komputilo kalkulitaj rapidecoj de aerfluo ĉirkaŭ konstruaĵo (alto 15 m, profundo 15 m). La referenca rapideco je 10 m super la tereno en la libera fluo estas 10 m/s.
Figuro 3: Per komputilo kalkulitaj irvojoj de gutoj en la aerfluo videbla en figuro 2. La gutoj havas diametrojn de 1 resp. 6 mm.
En figuro 2 oni vidas (kalkulitajn) rapidecojn de aerfluo ĉirkaŭ konstruaĵo kun alto de 15 m. La direkto de la sagaj indikas la direkton de la fluo kaj iliaj longecoj indikas la grandecon de la rapideco. Maldekstre, for de la konstruaĵo, oni vidas la liberan aerfluon, kies rapideco je 10 m super la tereno estas 10 m/s.
La vento parte `portas' la gutojn de pluvo. Estas fakte tri fortoj kiuj determinas la irvojojn de la gutoj: la gravito, la vento kaj la aerfroto. En figuro 3 oni vidas (kalkulitajn) irvojojn de gutoj kun diametroj de 1 kaj 6 mm. La malgrandaj gutoj malpli pezas kaj pli sekvas la vojon de la aerfluon, dum la grandaj gutoj pli vertikale falas. La simpla konkludo el tiu ĉi karakterizo povas esti ke konstruaĵoj pli malsekiĝas ĉe pluvoj kun relative multe grandaj gutoj ol ĉe pluvoj kun relative malgrandaj gutoj. Ofte tio veras, ĉar grandaj gutoj alportas pli da volumeno (unu guto de 6 mm havas la sama kvanton da akvo kiel 200 gutoj de 1 mm!). Pro tiuj ĉi konsideroj la spektro de la pluvo (t.e. la ofteco de la gutoj laŭ grandeco) gravas en la studo.
Bedaŭrinde mezuri pluvajn spektrojn estas tre malfacile, kaj pro tio tradicie oni mezuras intensojn de pluvo (t.e. la kvanto de akvo je kvadrata m kaj je sekundo). Kutime oni esprimas intensojn en mm/h; 1 mm/h egalas al 1 kg/(m2.h). Laŭ la direkto de la apertaĵo de la pluva mezurilo oni povas mezuri la pluvon el certa direkto. Vidu figuron 4. Mezurilo konsistas el apertaĵo, per kiu oni kolektas la pluvon laŭ certa areo. La kolektitan akvon oni povas mezuri per diversaj metodoj, ekz. per peso. Per horizontala apertaĵo oni mezuras la t.n. horizontalan pluvan kvanton; sur la fasado la apertaĵo estas vertikala.
Figuro 4: Skemo montranta la poziciojn de mezuriloj por pluva intenso. Maldekstre estas la libera aerfluo kie oni mezuras la horizontalan (Rh) kaj vertikalan (Rv) pluvajn intensojn. En la fasado estas mezurilo por la oblikva pluvo (Rdr).
En la literaturo oni ĝenerale unue provas formuli la rilaton inter la horizontala pluva intenso (Rh) kaj la vertikala pluva intenso (Rv), ambaŭ en la libera aerfluo:
Rv = a U Rh,
kun U = venta rapideco kaj a = konstanto por la libera aerfluo.
Dua paŝo estas la rilato inter la libera (referenca) situacio kaj la situacio ĉe la konstruaĵo. Do temas pri la rilato inter la vertikala pluvo (Rv), fakte: la libera oblikva pluvo) kaj la oblikva pluvo trafanta la fasadon (Rdr):
Rdr = k Rv.
Dum a estas konstanta (ĉ. 0.2), la kapta efikeco k varias inter 0.05 kaj 2 laŭ (1) la pluva spektro, (2) la vento, (3) la geometrio de la konstruaĵo kaj (4) la pozicio je la fasado. Ia certa regulo por la ekzakta valoro de la kapta efikeco laŭ tiuj parametroj ne ekzistas, malgraŭ sufiĉe multe da esploroj.
Ekzemplo: Se la venta rapideco U estas 4 m/s, a egalas 0.2 kaj la kapta efikeco k estas ĉ. 0.3, preskaŭ kvarono (0.24) de la horizontala pluvo falus sur la fasado. Ĝenerale la oblikva pluva intenso sur fasadoj estas malpli ol la horizontala pluva intenso.
En tiu ĉi artikolo mi provis iom indiki la gravecon de la pristudo pri akvo sur kaj en fasadoj, konsidere ke tio utilu al la konceptado de pli taŭgaj kaj daŭremaj fasadoj.
Plue mi skizis la fenomenon de la oblikva pluvo trafanta fasadojn kaj indikis kelkajn malfacilaĵojn. Malfaciliga estas precipe la vari(eg)emo de la parametroj: preskaŭ neniu pluvo samas al alia, multege da diversaj eblaj geometrioj de konstruaĵoj k.s. Verŝajne tute ne eblas kohere solvi tiun problemon, sed jes provi kompreni kelkajn aspektojn kaj kaŭzojn kial ekz. unu pozicio de la fasado estas pli malseka ol alia, kaj kiuj el la parametroj estas plej gravaj.
Tiun ĉi komprenon mi provas akiri per komputilaj simuladoj kaj per mezurado en reala situacio. En venonta(j) artikolo(j) mi esperas prezenti rezultojn laŭ la progresoj de tiu ĉi esploro.
Fabien J.R. van Mook
Technische Universiteit Eindhoven, fakultato pri Arkitekturo kaj Konstruado, Postbus 513, 5600 MB Eindhoven, Nederlando
Reen al mia hejmpaĝo aŭ al tiu de TAKE-TK.
© Fabien van Mook