Паропроницаемость материала выражена в его способности пропускать водяной пар. Данное свойство противостоять проникновению пара или позволять ему проходить сквозь материал определяется уровнем коэффициента паропроницаемости, который обозначается µ. Это значение, которое звучит как «мю», выступает в качестве относительной величины сопротивления переносу пара в сравнении с характеристиками сопротивления воздуха.
Существует таблица, которая отражает способность материала к паропереносу, ее можно увидеть на рис. 1. Таким образом, значение мю для минеральной ваты равно 1, это указывает на то, что она способна пропускать водяной пар так же хорошо, как и сам воздух. Тогда как это значение для газобетона равно 10, это означает, что он справляется с проведением пара в 10 раз хуже воздуха. Если показатель мю умножить на толщину слоя, выраженную в метрах, это позволит получить равную по уровню паропроницаемости толщину воздуха Sd (м).
Из таблицы видно, что для каждой позиции показатель паропроницаемости указан при разном состоянии. Если заглянуть в СНиП, то можно увидеть расчетные данные показателя мю при отношении влаги в теле материала, приравненном к нулю.
Рисунок 1. Таблица паропроницаемости стройматериалов
По этой причине при приобретении товаров, которые предполагается использовать в процессе дачного строительства, предпочтительнее брать в расчет международные стандарты ISO, так как они определяют показатель мю в сухом состоянии, при уровне влажности не более 70% и показателе влажности более 70%.
При выборе строительных материалов, которые лягут в основу многослойной конструкции, показатель мю слоев, находящихся изнутри, должен быть ниже, в противном случае со временем внутри расположенные слои станут намокать, вследствие этого они потеряют свои теплоизоляционные качества.
При создании ограждающих конструкций нужно позаботиться об их нормальном функционировании. Для этого следует придерживаться принципа, который гласит, что уровень мю материала, который расположен в наружном слое, должен в 5 раз или больше превышать упомянутый показатель материала, находящегося во внутреннем слое.
Механизм паропроницаемости
При условиях незначительной относительной влажности частички влаги, которые содержатся в атмосфере, проникают сквозь поры строительных материалов, оказываясь там в виде молекул пара. В момент увеличения уровня относительной влажности поры слоев накапливают воду, что становится причиной намокания и капиллярного подсоса.
В момент повышения уровня влажности слоя его показатель мю увеличивается, таким образом, уровень сопротивления паропроницаемости снижается.
Показатели паропроницаемости неувлажненных материалов применимы в условиях внутренних конструкций построек, которые имеют отопление. А вот уровни паропроницаемости увлажненных материалов применимы для любых конструкций построек, которые не отапливаются.
Уровни паропроницаемости, которые являются частью наших норм, не во всех случаях эквивалентны показателям, которые принадлежат к международным стандартам. Так, в отечественных СНиП уровень мю керамзито- и шлакобетона почти не отличается, тогда как по международным стандартам данные отличаются между собой в 5 раз. Уровни паропроницаемости ГКЛ и шлакобетона в отечественных нормах практически одинаковы, а в международных стандартах данные отличаются в 3 раза.
Существуют различные способы определения уровня паропроницаемости, что касается мембран, то можно выделить следующие способы:
- Американский тест с установленной вертикально чашей.
- Американский тест с перевернутой чашей.
- Японский тест с вертикальной чашей.
- Японский тест с перевернутой чашей и влагопоглотителем.
- Американский тест с вертикальной чашей.
В японском тесте используется сухой влагопоглотитель, который расположен под тестируемым материалом. Во всех тестах используется уплотнительный элемент.
Всем известно, что комфортный температурный режим, и, соответственно, благоприятный микроклимат в доме обеспечивается во многом благодаря качественной теплоизоляции. В последнее время ведется очень много споров о том, какой должна быть идеальная теплоизоляция и какими характеристиками она должна обладать.
Существует ряд свойств теплоизоляции, важность которых не вызывает сомнения: это теплопроводность, прочность и экологичность. Совершенно очевидно, что эффективная теплоизоляция должна обладать низким коэффициентом теплопроводности, быть прочной и долговечной, не содержать веществ, вредных для человека и окружающей среды.
Однако есть одно свойство теплоизоляции, которое вызывает массу вопросов – это паропроницаемость. Должен ли утеплитель пропускать водяной пар? Низкая паропроницаемость – достоинство это или недостаток?
Аргументы «за» и «против»
Сторонники ватных утеплителей уверяют, что высокая паропропускная способность – это несомненный плюс, паропроницаемый утеплитель позволит стенам вашего дома «дышать», что создаст благоприятный микроклимат в помещении даже при отсутствии какой-либо дополнительной системы вентиляции.
Адепты же пеноплэкса и его аналогов заявляют: утеплитель должен работать как термос, а не как дырявый «ватник». В свою защиту они приводят следующие аргументы:
1. Стены – это вовсе не «органы дыхания» дома. Они выполняют совершенно иную функцию – защищают дом от воздействия окружающей среды. Органами дыхания для дома является вентиляционная система, а также, частично, окна и дверные проемы.
Во многих странах Европы приточно-вытяжная вентиляция устанавливается в обязательном порядке в любом жилом помещении и воспринимается такой же нормой, как и централизованная система отопления в нашей стране.
2. Проникновение водяного пара сквозь стены является естественным физическим процессом. Но при этом количество этого проникающего пара в жилом помещении с обычным режимом эксплуатации настолько мало, что его можно не брать в расчет (от 0,2 до 3%* в зависимости от наличия/отсутствия системы вентиляции и её эффективности).
* Погожельски Й.А, Каспэркевич К. Тепловая защита многопанельных домов и экономия энергии, плановая тема NF-34/00, (машинопись), библиотека ITB.
Таким образом, мы видим, что высокая паропроницаемость не может выступать в качестве культивируемого преимущества при выборе теплоизоляционного материала. Теперь попробуем выяснить, может ли данное свойство считаться недостатком?
Чем опасна высокая паропроницаемость утеплителя?
В зимнее время годы, при минусовой температуре за пределами дома, точка росы (условия, при которых водяной пар достигает насыщения и конденсируется) должна находиться в утеплителе (в качестве примера взят экструдированный пенополистирол).
Рис.1 Точка росы в плитах ЭППС в домах с облицовкой по утеплителю
Рис.2 Точка росы в плитах ЭППС в домах каркасного типа
Получается, что если теплоизоляция имеет высокую паропроницаемость, то в ней может скапливаться конденсат. Теперь выясним, чем же опасен конденсат в утеплителе?
Во-первых, при образовании в утеплителе конденсата он становится влажным. Соответственно, снижаются его теплоизоляционные характеристики и, наоборот, увеличивается теплопроводность. Таким образом, утеплитель начинает выполнять противоположную функцию – выводить тепло из помещения.
Известный в области теплофизики эксперт, д.т.н., профессор, К.Ф. Фокин заключает: «Гигиенисты рассматривают воздухопроницаемость ограждений как положительное качество, обеспечивающее естественную вентиляцию помещений. Но с теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждений скорее отрицательное качество, так как в зимнее время инфильтрация (движение воздуха изнутри-наружу) вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация (движение воздуха снаружи-вовнутрь) может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме наружных ограждений, способствуя конденсации влаги».
Кроме того в СП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» раздел №8 указано, что воздухопроницаемость ограждающих конструкций для жилых зданий должна быть не более 0,5 кг/(м²∙ч).
Во-вторых , вследствие намокания теплоизолятор утяжеляется. Если мы имеем дело с ватным утеплителем, то он проседает, и образуются мостики холода. К тому же возрастает нагрузка на несущие конструкции. Через несколько циклов: мороз – оттепель такой утеплитель начинает разрушаться. Чтобы защитить влагопроницаемый утеплитель от намокания его прикрывают специальными пленками. Возникает парадокс: утеплитель дышит, но ему требуется защита полиэтиленом, либо специальной мембраной, которая сводит на нет все его «дыхание».
Ни полиэтилен, ни мембрана не пропускают молекулы воды в утеплитель. Из школьного курса физики известно, что молекулы воздуха (азот, кислород, углекислый газ) размером больше, чем молекула воды. Соответственно, воздух также не способен проходить через подобные защитные пленки. В итоге мы получаем помещение с дышащим утеплителем, но покрытое воздухонепроницаемой пленкой – своеобразную теплицу из полиэтилена.
Понятие «дышащих стен» считается положительной характеристикой материалов, из которых они выполнены. Но мало кто задумывается о причинах, допускающих это дыхание. Материалы, способные пропускать как воздух, так и пар, являются паропроницающими.
Наглядный пример строительных материалов, обладающих высокой проницаемостью пара:
- древесина;
- керамзитовые плиты;
- пенобетон.
Бетонные или кирпичные стены менее проницаемы для пара, чем деревянные или керамзитовые.
Источники пара внутри помещения
Дыхание человека, приготовление пищи, водяной пар из ванной комнаты и многие другие источники пара при отсутствии вытяжного устройства создают высокий уровень влажности внутри помещения. Часто можно наблюдать образование испарины на оконных стеклах в зимнее время, или на холодных водопроводных трубах. Это примеры образования водяного пара внутри дома.
Что такое паропроницаемость
Правила проектирования и строительства дают следующее определение термина: паропроницаемость материалов - это способность пропускать насквозь капельки влаги, содержащиеся в воздухе, вследствие различных величин парциальных давлений пара с противоположных сторон при одинаковых значениях давления воздуха. Еще ее определяют, как плотность парового потока, проходящего сквозь определенную толщину материала.
Таблица, имеющая коэффициент паропроницаемости, составленная для строительных материалов, носит условный характер, т. к. заданные расчетные величины влажности и атмосферных условий не всегда соответствуют реальным условиям. Точка росы может быть рассчитана, на основании приблизительных данных.
Конструкция стен с учетом паропроницаемости
Даже если стены возведены из материала, имеющего высокую паропроницаемость, это не может являться гарантией, что он не превратится в воду в толще стены. Чтобы этого не произошло, нужно защитить материал от разности парциального давления паров изнутри и снаружи. Защита от образования парового конденсата производится при помощи плит ОСБ, утепляющих материалов типа пеноплекса и паронепроницаемых пленок или мембран, недопускающих проникновения пара в утеплитель.
Стены утепляют с тем расчетом, чтобы ближе к наружному краю располагался слой утеплителя, неспособный образовать конденсацию влаги, отодвигающий точку росы (образование воды). Параллельно с защитными слоями в кровельном пироге необходимо обеспечить правильный вентиляционный зазор.
Разрушительные действия пара
Если стеновой пирог имеет слабую способность поглощения пара, ему не грозит разрушение вследствие расширения влаги от мороза. Главное условие - не допустить накапливания влаги в толще стены, а обеспечить свободное ее прохождение и выветривание. Не менее важно устроить принудительную вытяжку лишней влаги и пара из помещения, подключить мощную вентиляционную систему. Соблюдая перечисленные условия, можно уберечь стены от растрескивания, и увеличить срок службы всего дома. Постоянное прохождение влаги сквозь строительные материалы ускоряет их разрушение.
Использование проводящих качеств
Учитывая особенности эксплуатации зданий, применяется следующий принцип утепления: снаружи располагаются наиболее паропроводящие утепляющие материалы. Благодаря такому расположению слоев уменьшается вероятность накапливания воды при снижении температуры на улице. Чтобы стены не намокали изнутри, внутренний слой утепляют материалом, имеющим низкую паропроницаемость, например, толстый слой экструдированного пенополистирола.
С успехом применяется противоположный метод использования паропроводящих эффектов строительных материалов. Он состоит в том, что кирпичную стену покрывают пароизолирующим слоем пеностекла, который прерывает движущийся поток пара из дома на улицу в период низких температур. Кирпич начинает аккумулировать влажность комнат, создавая приятный климат внутри помещения благодаря надежному паровому барьеру.
Соблюдение основного принципа при возведении стен
Стены должны отличаться минимальной способностью проводить пар и тепло, но одновременно быть теплоемкими и теплоустойчивыми. При использовании материала одного вида требуемых эффектов достичь невозможно. Внешняя стеновая часть обязана задерживать холодные массы и не допускать их воздействия на внутренние теплоемкие материалы, которые сохраняют комфортный тепловой режим внутри помещения.
Для внутреннего слоя идеально подходит армированный бетон, его теплоемкость, плотность и прочность имеют максимальные показатели. Бетон успешно сглаживает разность ночных и дневных температурных перепадов.
При проведении строительных работ составляют стеновые пироги с учетом основного принципа: паропроницаемость каждого слоя должна повышаться в направлении от внутренних слоев к наружным.
Правила расположения пароизолирующих слоев
Чтобы обеспечить лучшие эксплуатационные характеристики многослойных конструкций сооружений, применяется правило: со стороны, имеющей более высокую температуру, располагают материалы с увеличенной устойчивостью к проникновению пара с повышенной теплопроводностью. Слои, расположенные снаружи, должны иметь высокую паропроводимость. Для нормального функционирования ограждающей конструкции необходимо, чтобы коэффициент наружного слоя в пять раз превышал показатель слоя, расположенного внутри.
При выполнении этого правила водяным парам, попавшим в теплый слой стены, не составит труда с ускорением выйти наружу через более пористые материалы.
При несоблюдении этого условия внутренние слои строительных материалов замокают и становятся более теплопроводными.
Знакомство с таблицей паропроницаемости материалов
При проектировании дома, учитываются характеристики строительного сырья. В Своде правил содержится таблица с информацией о том, какой коэффициент паропроницаемости имеют строительные материалы при условиях нормального атмосферного давления и среднего значения температуры воздуха.
Материал | Коэффициент паропроницаемости |
экструдированный пенополистирол | |
пенополиуретан | |
минеральная вата | |
железобетон, бетон | |
сосна или ель | |
керамзит | |
пенобетон, газобетон | |
гранит, мрамор | |
гипсокартон | |
дсп, осп, двп | |
пеностекло | |
рубероид | |
полиэтилен | |
линолеум |
Важное значение таблицы паропроницаемости материалов
Коэффициент паропроницаемости является важным параметром, который используется для расчета толщины слоя утеплительных материалов. От правильности полученных результатов зависит качество утепления всей конструкции.
Сергей Новожилов - эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.
Часто в строительных статьях встречается выражение — паропроницаемость бетонных стен. Означает она способность материала пропускать водяные пары, по-народному – «дышать». Данный параметр имеет большое значение, так как в жилом помещении постоянно образуются продукты жизнедеятельности, которые необходимо постоянно выводить наружу.
Общие сведения
Если не создать нормальную вентиляцию в помещении, в нем будет создаваться сырость, что приведет к появлению грибка и плесени. Их выделения могут принести вред нашему здоровью.
С другой стороны — паропроницаемость влияет на способность материала накапливать в себе влагу.Это также плохой показатель, так как чем больше он сможет ее в себе удерживать, тем выше вероятность возникновения грибка, гнилостных проявлений, а также разрушений при замерзании.
Паропроницаемость обозначают латинской буквой μ и измеряют в мг/(м*ч*Па). Величина показывает количество водяного пара, которое может пройти через стеновой материал на площади 1 м 2 и при его толщине 1 м за 1 час, а также разнице наружного и внутреннего давления 1 Па.
Высокая способность проведения водяных паров у:
- пенобетона ;
- газобетона ;
- перлитобетона ;
- керамзитобетона .
Замыкает таблицу — тяжелый бетон.
Совет: если вам необходимо в фундаменте сделать технологический канал, вам поможет алмазное бурение отверстий в бетоне.
Газобетон
- Использование материала в качестве ограждающей конструкции дает возможность избежать скопления ненужной влаги внутри стен и сохранить ее теплосберегающие свойства, что предотвратит возможное разрушение.
- Любой газобетонный и пенобетонный блок имеет в своем составе ≈ 60% воздуха, благодаря чему паропроницаемость газобетона признана на хорошем ровне, стены в данном случае могут «дышать».
- Водяные парысвободно просачиваются через материал, но не конденсируются в нем.
Паропроницаемость газобетона, так же, как и пенобетона, значительно превосходит тяжелый бетон – у первого 0,18-0,23, у второго — (0,11-0,26), у третьего – 0,03 мг/м*ч*Па.
Особо хочется подчеркнуть, что структура материала обеспечивает ему эффективное удаление влаги в окружающую среду, так что даже при замерзании материала он не разрушается – она вытесняется наружу через открытые поры. Поэтому, подготавливая , следует учитывать данную особенность и подбирать соответствующие штукатурки, шпаклевки и краски.
Инструкция строго регламентирует, чтобы их параметры паропроницаемости были не ниже газобетонных блоков, применяющихся для строительства.
Совет: не забывайте, что параметры паропроницаемости зависят от плотности газобетона и могут отличаться наполовину.
К примеру, если вы используете D400 – у них коэффициент равен 0,23 мг/м ч Па, а у D500 он уже ниже — 0,20 мг/м ч Па. В первом случае цифры говорят о том, что стены будут иметь более высокую «дышащую» способность. Так что при подборе отделочных материалов для стен из газобетона D400, следите, чтобы у них коэффициент паропроницаемости был такой же или выше.
В противном случае это приведет к ухудшению отвода влаги из стен, что скажется на снижении уровня комфорта проживания в доме. Также следует учесть, что если вами была применена для наружной отделки паропроницаемая краска для газобетона, а для внутренней – непаропроницаемые материалы, пар будет просто скапливаться внутри помещения, делая его влажным.
Керамзитобетон
Паропроницаемость керамзитобетонных блоков зависит от количества наполнителя в его составе, а именно керамзита – вспененной обожженной глины. В Европе такие изделия называют эко- или биоблоками.
Совет: если у вас не получается разрезать керамзитоблок обычным кругом и болгаркой, используйте алмазный.
Например, резка железобетона алмазными кругами дает возможность быстро решить поставленную задачу.
Полистиролбетон
Материал является еще одним представителем ячеистых бетонов. Паропроницаемость полистиролбетона обычно приравнивается к дереву. Изготовить его можно своими руками.
Сегодня больше внимания начинает уделяться не только тепловым свойствам стеновых конструкций, а и комфортности проживания в сооружении. По тепловой инертности и паропроницаемости полистиролбетон напоминает деревянные материалы, а добиться сопротивления теплопередачи можно с помощью изменения его толщины.Поэтому обычно применяют заливной монолитный полистиролбетон, который дешевле готовых плит.
Вывод
Из статьи вы узнали, что есть такой параметр у стройматериалов, как паропроницаемость. Он дает возможность выводить влагу за пределы стен строения, улучшая их прочность и характеристики. Паропроницаемость пенобетона и газобетона, а также тяжелого бетона отличается своими показателями, что необходимо учитывать при выборе отделочных материалов. Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.
С целью ее разгромождения
Расчеты единиц паропроницаемости и сопротивления паропроницанию. Технические характеристики мембран.
Часто, вместо величины Q используют величину сопротивления паропроницанию, по нашему это Rп (Па*м2*ч/мг), зарубежное Sd (м). Сопротивление паропроницанию обратная величина Q. При том импортная Sd - та же Rп, только выраженная в виде эквивалентного диффузионного сопротивления паропроницанию слоя воздуха (эквивалентная диффузионная толщина воздуха).
Вместо того чтобы дальше рассуждать словами соотнесем Sd и Rп численно.
Что значит Sd=0,01м=1см?
Это значит что плотность диффузионного потока при перепаде dP составляет:
J=(1/Rп)*dP=Dv*dRo/Sd
Здесь Dv=2,1e-5м2/с коэффициент диффузии водяного пара в воздухе (взятый при 0градC)/
Sd - наше самое Sd, а
(1/Rп)=Q
Преобразуем правое равенство воспользовавшись законом идеального газа (P*V=(m/M)*R*T => P*M=Ro*R*T => Ro=(M/R/T)*P)и видим.
1/Rп=(Dv/Sd)*(M/R/T)
Отсюда пока не понятное нам Sd=Rп*(Dv*M)/(RT)
Чтобы получить верный результат нужно все представить в единицах Rп,
точнее Dv=0,076 м2/ч
M=18000 мг/моль - молярная масса воды
R=8,31 Дж/моль/К - универсальная газовая постоянная
T=273К - температура по шкале Кельвина, соответствующая 0градC где и будем вести расчеты.
Итак, все подставляя имеем:
Sd=
Rп*(0,076*18000)/(8,31*273)=0,6Rп
или наоборот:
Rп=1,7Sd.
Здесь Sd - тот самый импортный Sd [м], а Rп [Па*м2*ч/мг] - наше сопротивление паропроницанию.
Также Sd можно связать с Q - паропроницаемостью.
Имеем, что Q=0,56/Sd
, здесь Sd [м], а Q [мг/(Па*м2*ч)].
Проверим полученные соотношения. Для этого возьме технические характеристики различных мембран и подставим.
Для начала возьму данные по Tyvek отсюда
Данные в итоге интересные, но не очень пригодные для проеврки формул.
В частности для мембраны Soft получаем Sd=0,09*0,6=0,05м. Т.е. Sd в таблице занижен в 2,5 раза или, соответсвенно завышен Rп.
Беру дальше данные с просторов интернета. По мембране Fibrotek
Воспользуюсь последней парой данных проницаемость, в данном случае Q*dP=1200 г/м2/сут, Rп=0,029 м2*ч*Па/мг
1/Rп=34,5 мг/м2/ч/Па=0,83 г/м2/сут/Па
Отсюда вытащим перепад абсолютной влажности dP=1200/0,83=1450Па. Данная влажность соответствует точке росы 12,5град или влажности 50% при 23град.
На просторах интернета также обнаружил на ином форуме фразу:
Т.е. 1740 нг/Па/с/м2=6,3 мг/Па/ч/м2 соответствует паропроницаемости ~250г/м2/сут.
Попробую получить такое соотношение сам. Упоминается, что величина в г/м2/сут измеряется в том числе при 23град. Берем полученную ранее величину dP=1450Па и имеем приемлемое схождение результатов:
6,3*1450*24/100=219 г/м2/сут. Ура-ура.
Итак, теперь мы умеем соотносить паропроницаемость которую можете встретить в таблицах и сопротивление паропроницанию.
Осталось еще убедится что полученное выше соотношение между Rп и Sd верно. Пришлось порыться и нашел мембрану для которой приведены обе величины (Q*dP и Sd), при том Sd конкретная величина, а не "неболее". Перфорированная мембрана на основе ПЭ пленки
И вот данные:
40,98 г/м2/сут => Rп=0,85 =>Sd=0,6/0,85=0,51м
Опять не сходится. Но в принципе результат недалек, что учитывая то что неизвестно при каких параметрах определена паропроницаемость вполне нормально.
Что интересно, по Tyvek получили несхождение в одну сторону, по IZOROL в другую. Что говорит о том что везде каким-то величинам доверять нельзя.
PS Буду признателен за поиски ошибок и сравнений с иными данными и нормативами.