Hengittävä rakenne

Hengittävä rakenne on rakennustekniikan termi, jolla tarkoitetaan rakennetta, johon voi helposti ympäristöstä siirtyä diffuusiolla vesihöyryä ja jossa vesi voi sitoutua hygroskooppiseen aineeseen. Vastaavasti rakenteesta voi helposti vapautua vettä ja siirtyä takaisin ympäristöön. Hengittävään rakenteeseen ja sen läpi voi diffusoitua vesihöyryn lisäksi myös muita kaasuja, esimerkiksi hiilidioksidia.

Hengittävän rakenteen rakennusfysikaaliset ominaisuudet

Hengittävällä rakenteella on suuri tehollinen kosteuskapasiteetti, jolloin se vastaa hyvin sisäilmaan tuotetun kosteuskuorman vaihteluihin. Tavanomaista suuremman kosteuskuormituksen aikana huoneilmasta siirtyy vesihöyryä rakenteeseen ja sitoutuu siihen hygroskooppisena kosteutena. Kosteuskuormituksen päätyttyä ja ilmanvaihdon kuivatettua huoneilman vesihöyry vapautuu rakenteesta takaisin huoneilmaan. Vastaavasti mikäli huoneilman kosteuspitoisuus tilapäisesti laskee, vapautuu hygroskooppisesta materiaalista vesihöyryä ilmaan, mikä nostaa kosteuspitoisuutta. Hengittävä rakenne siis tasaa huoneilman kosteusvaihteluita.
Hengittäviä rakenteita on kolmea perustyyppiä: hygroskooppinen materiaali on joko rakenteen pinnassa, vesihöyryä läpäisevien ainekerrosten takana esimerkiksi lämmöneristeenä, tai se voi muodostaa homogeenisena ainekerroksena koko rakenteen.
Hengittävä rakenne voi olla osa rakennuksen ulkovaippaa, tai sijaita vaipan sisäpuolella (esimerkiksi välipohja tai väliseinä, tai vaipan paksuhko pintarakenne).

Hygroskooppiset materiaalit

Hygroskooppisuus tarkoittaa aineen kykyä sitoa itseensä ilman vesihöyryä ja luovuttaa tätä sitoutunutta kosteutta  takaisin ilmaan kun ilman suhteellinen kosteus muuttuu. Aineiden hygroskooppisuutta kuvataan tasapainokosteus- eli sorptiokäyrillä. Käyrä ilmoittaa kuinka paljon kosteutta aine voi hygroskooppisesti sitoutuneena tasapainotilassa sisältää eri suhteellisissa kosteuksissa.
Puu ja puupohjaiset rakennusaineet, kuten esimerkiksi lastulevy, puukuitulevy ja puukuitueriste jne. ovat hygroskooppisia. Suomalaiselle havupuulle on ominaista, että adsorptio- ja desorptiokäyrä on nouseva suhteellisen kosteuden koko alueella 0–100 %, ja jyrkästi nouseva suuren suhteellisen kosteuden alueella. Tällainen käyrän muoto on hygroskooppisuuteen liittyvän puskurivaikutuksen kannalta edullinen, koska materiaali voi sitoa ja luovuttaa runsaasti vesihöyryä suhteellisen kosteuden laajalla vaihtelualueella.
Myös muut luonnonkuidut kuten pellava ovat hygroskooppisia materiaaleja, samoin polttamaton savi.

Kaasujen käyttäytyminen hengittävässä rakenteessa

Hengittävään rakenteeseen ja sen läpi voi diffusoitua vesihöyryn lisäksi myös muita kaasuja, esimerkiksi hiilidioksidia. Hiilidioksidia käytetään yleisesti ihmisperäisten epäpuhtauksien indikaattorina. Kaasut eivät kuitenkaan voi sitoutua rakenteeseen vesihöyryn tavoin, koska vesihöyryn hygroskooppista sitoutumista vastaavaa ilmiötä ei ole olemassa kaasuille. Tilanteessa jossa kaasujen pitoisuus huoneilmassa nousee - esimerkiksi hiilidioksidin pitoisuus yöllä makuuhuoneissa - osa kaasuista kuitenkin läpäisee hengittävän rakenteen diffuusion avulla ja siirtyy ympäristöön. Tämä vähentää huoneilmaan kertyviä epäpuhtauksiksi katsottavia kaasuja.

Vaatimuksia hengittävälle rakenteelle

Kaikkien rakenteiden on täytettävä Suomen rakentamismääräyskokoelman vaatimukset. Hengittävän rakenteen osalta tämä merkitsee erityisesti ilmanpitävyyden ja ulko- ja sisäkerroksen vesihöyryn osapaineiden suhteen huomioimista, silloin kun rakenne on osa rakennuksen ulkovaippaa.

Ilmanpitävyys

Ilmanpitävyydellä tarkoitetaan rakennuksen vaipan tiiviyttä eli kykyä estää ilmavirtausten pääsy rakenteen läpi. Ilmanpitävyys voidaan varmistaa yhtenäisellä ilmansulkukerroksella. Ehdottomia määräyksiä tiiviyttä kuvaavasta ilmanvuotoluvun suuruudesta ei ole, mutta arvon tulisi myös hengittävillä rakenteilla olla n₅₀= 1 1/h, jolloin rakennuksen vaipan läpi virtaa korkeintaan yksi rakennuksen ilmatilavuus tunnissa paine-eron sisä- ja ulkoilman välillä ollessa 50 Pa.

Vesihöyryn vaikutus rakenteeseen

Rakenteen eri kerrosten vesihöyrynvastuksen ja ilmatiiviyden on oltava sellainen, ettei seinän kosteuspitoisuus sisäilman vesihöyryn diffuusion vuoksi muodostu haitalliseksi. Tämän johdosta hengittävässä rakenteessa on käytettävä hygroskooppisia materiaaleja.

Sisäpinnan ja ulkokerroksen yhteensopiminen

Lämmöneristyksen lämpimällä puolella olevan rakennekerroksen vesihöyrynvastuksen tulee olla
vähintään viisinkertainen verrattuna kylmällä puolella olevan rakennekerroksen
vesihöyrynvastukseen. Tämä rajoittaa sisä- ja ulkokerroksena käytettäviä materiaaliyhdistelmiä. Sisäkerroksen vesihöyrynvastusta määritettäessä huomioidaan myös pintakäsittely.