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泥土塗料對室內濕度的影響
泥土塗料一直以來都被用戶質疑該塗料是否真的能對室內濕度達到舒適的調節效果。而近年來在建築材料的領域中，我們成功使用科學方法證明了泥土塗料具有讓室內達到舒適濕度的功能【Holl / Ziegert – 2002】。若想透過軟體為封閉房間的濕度進行模擬得到數據，這是非常困難的，畢竟你需要知道空調的尺寸或黴菌形成的威脅。泥土塗料除了可以讓室內濕度舒適之外，泥土塗料的濕度平衡特性還有另一個非常重要的功能，即是，如果居住者擁有良好的通風習慣，許多建築物面對的有害等令人煩惱的問題都可以透過高吸附性的牆面塗料解決。【Eckermann等人 – 2006】在模擬的基礎上首次將塗料吸附特性的影響考慮在內，研究泥土塗料對於模型空間內濕度平衡的影響。
緣起
為了能創造出舒適和健康的生活和工作環境，我們往往忽略了結構的穩定性、防火、隔熱和隔音特性，這一次我們將以上特性納入考量。在隔熱需求不斷增加的趨勢中，我們透過空間阻隔甚至是不透氣的結構以便能盡可能的減低熱對流的損失。然而，若室內空氣流動非常的低，稀釋效應較低，在正常情況下（沒有設備輔助下），將有助於室內污染物的增加[BMVBW-2001] [4]。這現象能在新建築中發現，霉菌會生長在建築裡頭，尤其是正在翻新的舊建築[BMBS - 1995] [5]。
隨著空氣交換頻率的減少，室內空氣過濾器等設備對於室內空氣品質的保證便顯得額外重要。室內的污染物和濕度，是可以透過泥土塗料的表面（牆體表面）來進行調節的。從醫學角度來看，相對濕度為50%是最佳濕度，舒適度高達35%（見圖一）[Leudsen / Freymark - 1951] [6]；在呼吸系統疾病的醫學報告中，大多數情況下建議濕度不低於40%（建議高於40%）；而對於樂器和藝術品而言，RLF應控制在50%以內[Burmester / Eckermann - 1999] [7]。
高達70%的濕度對人體來說是舒適的。雖然較高的濕度並不會直接危害到人體的健康，但室內的空氣很快就會感到悶熱，且也會促進黴菌的生長。一般上，如果連續5天，每12小時測得室內相對濕度達80%，便可預期將會有黴菌生成[Richter等人- 1999] [8]，[Sedlbauer / Krus - 2003] [9]。根據實驗的觀察，即使室內相對濕度為60%也會經常出現上述情況。在熱橋的情況下，即便是如此低的濕度也必須遵守以避免受到損害（健康危害），雖然已低於人們認為舒適的相對濕度。這是一個矛盾的情況（最適濕度為70%，但卻會讓黴菌容易生長），只能透過牆面結構的輔助以得到改善，但這往往取決於使用者。
針對建築物外牆隔熱的選項，能讓使用者擁有最佳室內相對濕度的選項往往相對來得非常少。為了避免室內濕氣沒辦法流動而造成不適，該室內牆面材料應該要具有緩衝的功能（吸附過多的水氣）以減輕不適的影響，如浴室、烹飪、加熱等。當該空間（高濕度）與外部空氣接觸（低濕度）時，便能將多餘的水分釋放與外部做替換。相反的，若室內環境過於乾燥，室內也有能力保持短期的舒適濕度。這種特性便稱為西服能力，它並不能取代通風，但可以改善室內空間的濕度，特別是在空氣交換低次數的情況下。
在某些情況下，泥土塗料的水氣吸附能力遠超過其他建築材料。從氣候的角度來看，泥土塗料是應該被大量使用的。我們可以發展出一套非常棒的“被動式空調”，以降低使用者的不好受，且可顯著提高室內環境的舒適度。除了（封閉的）室內的電器設備組件，某些家具和設備，如羊毛地毯、未經處理的木質家具、尤其是書籍，也可輔助調節室內濕度。然而，設備和設備（實際所能提供的）品質之間可以有很大的差距且難以掌握，因此它們解決問題的能力非常值得質疑。
其他衛生條件和室內舒適的標準，如惡臭廢氣和污染物的粘合物，幾乎都會在泥土塗料中受到規範（限制）並在水氣交換後被調節。根據使用者的回饋，塗有泥土塗料的室內空間的空氣顯得更“清新”，沒有任何異味，使用者明確的表示。科學線索再次出現在泥土塗料的礦物學中。某些黏土礦物裡所謂的陽離子交換能力，被用於淨化受污染的水質。該污染物離子被無害物質所取代。以上是水質受污染的處理過程（狀態）。不論這交換過程是否在吸附作用的情況下經由水蒸氣分子滲透，尚未得到科學證實。
建築材料空氣吸濕的基礎知識
建築材料和成分之所以擁有緩衝水氣的效果，是因為相對其他材料而言，它們具有能讓水分子渴望達到平衡的狀態。因此，在一定濕度的房間中，一定的水分可以幫助協調，即是所謂的濕度平衡含量。
可具備濕度緩衝效果的建材表面條件是，濕氣可以透過滲透過程到這層中，或通過擴散過程進行溢出。例如，用漆在木地板表面處理過會使木板得到保護而避免濕度擴散，這樣它的吸附能力就會下降，（木板濕度）幾乎不再受空氣濕度影響而每日浮動。同樣的，在牆壁上也會發生這種效應。據作者所述，在黏土表面常用的酪蛋白和矽酸鹽塗料會另其吸收速度降低5%，即便多次使用也還是如此。黏土刷或泥土塗料不會減少（牆面）吸附行為。相反地，許多普通的內牆塗料都喊有聚合物，這將會更加降低了已經是低吸附率的石灰、石膏和水泥粘合劑，尤其是在水分釋放的情況下（見圖二）。這種效果將會隨著塗料的重複塗抹而增加。
在建築材料本身，室內濕度透過所謂的毛細管凝聚而積累，即濕度在一定幾何形狀的孔隙壁上凝結或蒸發，具體取決於濕度含量，前提是孔隙相互連接，因此水氣可以在內部傳輸。濕度引起的材料濕度變化不會導致組件出現潮濕或感覺潮濕，相反，在高吸附力的材料中，即使在較低的表面溫度下也可以避免冷凝過程。毛細管冷凝的影響出於一定限度的技術和材料原因，這顯然是用在最初的強吸附力矽酸鈣建築材料相關的襯裡（圖4）。就其孔隙結構而言， 黏土建築材料與其他礦物沒有顯著差異，它們的吸附行為在一定程度上更好，可增加吸附百分比。在這裡，空氣濕度被緩存在非常精細和堅固的礦物晶體結構裡 （圖2）。這一特殊吸附有效黏土礦物的含量與黏土、黏土、黏土建材、黏土建材等有很大差異。其他黏土礦物，如兩層礦物，遠沒那麼有效。在[Holl/Ziegert-2002] [1] 的研究中，市面上首次展示三種不同黏土與礦物對吸附活性含量之間的相關性。此後，沒有或僅有少量的吸附性三層粘土礦物“僅”比石灰或水泥粘合劑“僅”高約40％的吸附值，因此大大低於接近3倍的可能性。吸附值（即圖4）。在這項研究中，壤土膏的粘土含量最高，有最低的吸附能力，因粘土礦物部分僅由98％的活躍伊利石組成。
作為公認的黏土灰NaturePlus認證的一部分，吸附能力被檢驗為基本質量特徵，並在證書中進行定量記錄。這讓參與建設的每個人都有機會檢查現有的粘土建築材料是否充分利用了大自然提供的特性。
因此，塗有泥土塗料的房間比塗有其他建築材料的房間室內空氣濕度相對的更舒適是事實，並不像人們通常認為的那樣，是一個完全不同的孔隙系統，它們這幾乎是一樣的。差異可歸納為以下兩點：
- 間接的：粘土表面通常不塗漆或塗有極易透氣的塗料，而其他表面材料在大多數情況下塗有防擴散塗料。因此，這些表面材料的吸附能力通常會受到抑制；粘土的表面準“未製成”
- 直接的：在具有能夠膨脹的三層粘土礦物的建築材料中，水分儲存在這些極細和裂隙礦物的夾層中。
類似於粘土礦物結構中的沉積也同樣能發生在木材中，只是在細胞結構中積累。未經處理的木材表面也能達到與粘土表面相似的吸附值。
建築材料空氣濕度吸附的測量方法
建築材料的空氣濕度吸附性能可通過積累或釋放的水氣的質量來測量。隨著環境濕度的增加，建築材料變得越來越重，空氣濕度也隨之降低。 目前有兩種不同的方法來測量。
經典方法是根據EN ISO 12571 [10]吸附性能的測定。樣品在40℃下乾燥後，在23℃的恆定溫度下逐漸增加濕度。在達到各自的水分平衡含量後，可以測得材料水分的增加，獲得吸收曲線，其最終值在95％的相對濕度下。解吸曲線之後是逐漸降低的濕度，確定初始水平，得到的一對曲線稱為吸附等溫線。對於要測量的各個空氣濕度，通常需要幾天才能達到各自的水分平衡水平，對於木材來說，需要幾週時間。然而，由於房間內的空氣濕度經常發生週期性波動，因此這種測量方法幾乎不能反映空間與建築材料之間的長期的相互作用。它用於確定某些長期平均環境條件下材料的水氣，這對於木材保存來說不是無關緊要的，但從氣候的角度來看，只提供了一個合理有用的陳述。
另一種更適合空間氣候因素的方法是基於[Minke - 2001] [11]。在調節20℃和50％RLF下的水分平衡含量後，使樣品在相對濕度下提升至80％RLF，並每小時測量吸濕性。為了獲得水分釋放的圖像，除了Minke序列之外，12小時後空氣濕度再次降低至50％，並且在該水平下保持12小時。在Minke的基礎上進行的程序具有記錄吸附速率的優點。實際上，建築材料對室內氣候的濕度變化的短期反應比恆定質量的總容量更重要。此外該方法提供了每個表面可以吸收多少水分的相關比較。另一方面，根據EN ISO 12571的方法與建築材料的質量相比較。然而，由於不同的灰泥也沒有明顯不同的密度，因此只能通過轉換這些值來直接比較每個區域的吸附量。
根據EN ISO 12571 測量黏土層的結果在[Holl/Ziegert-2002] [1] 中詳細介紹。綜上所述，圖3中所採用的圖是通過將產品組"土石膏" 和"石灰、石膏和黏土" 平均顯示，然後進行檢驗。之後，粘土灰泥在相應的40-70% RLF範圍內，隨著濕度的增加，材料濕度的增加是傳統刷塗的兩倍。由此，就絕對值而言，可以得到兩倍的吸附活性。。有趣的是，傳統的黏土灰漿（clay plaster）在80% RLF有大量的濕氣增加，所以在95% RLF時， 相似的材料也可以達到該效果。然而，為了避免室內空氣濕度在80% 以上，這些材料的部分吸附活性將不會有效。將1.5 cm厚的石膏層與基於Minke的方法進行比較，可以得到圖4所示的曲線。因此，粘土膠粘劑的平均吸附能力是石灰或水泥膠粘劑的兩倍。
在黏土灰漿（clay plaster）中存在很大差異。如上所述，不具有或僅具有少量吸附性三層黏土礦物的黏土僅比石灰或水泥高約40％的吸附值。然而，最具吸附力的黏土灰漿的吸附值幾乎達到3倍。
另外，目前通過NaturePlus認證的黏土灰漿也同樣出色。在非粘土建築材料中，矽酸鈣板具有較高的、可與粘土灰泥初期吸收相媲美的特性。如上所述，在該建築材料中，孔隙空間的高絕緣性和吸附性方面得到優化。然而事實證明，曲線迅速下降。長期高吸附在孔隙空間的可能性是有限的。
在建築物中，灰泥和建築板材大多是紙質和塗漆。因此，我們還研究與填充石膏灰泥板相比，哪種建材的吸附能力至少可以提高60％。
然而，任何表面上的薄黏土灰漿層或僅僅是成膜粘土層的時間效應都是有限的。圖6顯示， 黏土層的緩衝效果，在傳統建築材料的隔離層結構和在建造中常用的結構（圖5）， [Ziegert-2003] [12]，與大多數傳統建築材料結構相比，所有黏土結構吸附能力是它們的3倍以上。黏土上層結構的厚度在結果中沒有顯著反映，這是因為在實驗中，牆上部1.5-2 公分受到室內濕度每日波動的影響。有趣的是，在黏土層上測量的3公分薄黏土牆僅持續約一小時；唯一以薄膜為基礎的黏土相對較少。然而，日常使用的房間和內部裝飾，主要影響的室內濕度的時間通常持續6和12小時。強大的緩衝效果需要1.5 公分或大於1.5公分的厚度，如果要補強天氣週期或是季節性的氣候波動，泥土塗料層厚度是不夠的。
在這種情況下，應提及通風或加熱的建築物，由於在正常使用期間持續供應乾燥的外部空氣，空氣交換率通常很高，以至於冬季會出現極低的室內空氣濕度[Flückinger-2005 ] [13]。雖然黏土能快速吸收短期產生的水分，有助於化解問題；然而原則上，他們也在這些情況下不堪重負，因為他們不能產生空氣濕度"只能" 儲存。厚實的粘土成分，如壤土或夯土牆，可以在這裡展開它們的全部效果。然而，在這種情況下，房間濕度仍將保持在接近50%不變的預期幾乎是被誇大了。
為了近似計算上述部件特性的氣候效應，我們建立了一個簡化的水分平衡計算，該計算包含了空間參數、不同用途產生的水分、通風和包絡建築部件的吸附行為等參數[Eckermann et al - 2006][3]。計算模型顯示了冬季的濕度狀況。樣品間有16 m²廣場面積,室內淨高3米。扣除開口約60平方米的牆面，以彌補房間的濕度。
地板表面被認為是安全的，因為不存在濕度平衡，這對於漆木地板或地板磚也是如此。由於臥室、起居室或浴室等不同用途而產生的濕氣的假設是基於[Richter等人- 1999] [8]。空氣的變化範圍從新建築物甚至是經過翻新的舊建築，每小時從0.1升至0.8是不乾淨的。
使用室外氣候條件在不同寒冷（0°C，85°RLF）和溫和（10°C，85°RLF）的冬季。在調查中比較的表面結構通常與傳統房屋建築或粘土建築中使用的材料相一致。包含吸附行為能力，其測量結果依據時間變化，在上文中以[Holl / Ziegert - 2002] [1]和[Ziegert - 2003]理論為基礎來詳細討論 [12]。由於房間內的空氣濕度水準通常比吸附測量中的低，所以採用了80%的吸附值進行計算。它們代表了簡潔的情況並反映以下關係：
- 牆體塗料和牆體材料的吸附能力對室內空氣濕度有重要影響。影響越大，空氣交換率越低，冬季室外氣候越溫和，室內的水分聚集量越大。
- 在高空氣交換率下，牆面塗料吸附能力的影響逐漸消失，通風對室內空氣濕度的影響占主導地位。
- 可以證明黏土結構可保持室內正常濕度，現今通常較低的空氣交換率是舒適的，並且保護建築物及室內氣候。
總結
泥土塗料與其他礦物建築材料相比，具有明顯更高的空氣吸濕能力。（泥土塗料）圍繞房間的牆面是否會對室內氣候產生重大影響也可以被認為是積極的。使用高吸附牆面不能取代房間的通風，但這樣的儲濕是室內濕度變化時，房間通風可得到有效的補充（緩衝）。與需要自覺行動或自動化技術的房間通風不同，房間外殼的緩衝效果與用戶和技術無關。與通風相比，我們需要有意識的行動或自動化技術，外牆的緩衝效果與用戶和技術無關。室內空氣濕度通風的時間得到顯著改善，最終有利於新建築或優化舊建築的可用性。泥土塗料可以證明，有助於室內空間變的舒適、保持正常濕度、以及維持室內空氣清新。
