Расчеты и пересчеты по паропроницаемостям ветрозащитных мембран. Сопротивление паропроницанию материалов и тонких слоев пароизоляции Паропроницаемость в многослойной конструкции

Паропроницаемость - способность материала пропускать или задерживать пар в результате разности парциального давления водяного пара при одинаковом атмосферном давлении по обеим сторонам материала. Паропроницаемость характеризуется величиной коэффициента паропроницаемости или величиной коэффициента сопротивления проницаемости при воздействии водяного пара. Коэффициент паропроницаемости измеряется в мг/(м·ч·Па).

В воздухе всегда содержится какое-то количество водяного пара, причем в теплом всегда больше, чем в холодном. При температуре внутреннего воздуха 20 °С и относительной влажности 55% в воздухе содержится 8 г водяных паров на 1 кг сухого воздуха, которые создают парциальное давление 1238 Па. При температуре –10°С и относительной влажности 83% в воздухе содержится около 1 г пара на 1 кг сухого воздуха, создающего парциальное давление 216 Па. Из-за разницы парциальных давлений между внутренним и наружным воздухом через стену происходит постоянная диффузия водяных паров из теплого помещения наружу. В результате в реальных условиях эксплуатации материал в конструкциях находится в несколько увлажненном состоянии. Степень увлажнения материала зависит от температурно-влажностных условий снаружи и внутри ограждения. Изменение коэффициента теплопроводности материала в эксплуатируемых конструкциях учитывается коэффициентами теплопроводности λ(A) и λ(Б), которые зависят от зоны влажности местного климата и влажностного режима помещения.
В результате диффузии водяных паров в толще конструкции происходит движение влажного воздуха из внутренних помещений. Проходя через паропроницаемые конструкции ограждения, влага испаряется наружу. Но если у наружной поверхности стены расположен слой материала, не пропускающий или плохо пропускающий водяные пары, то влага начинает скапливаться у границы паронепроницаемого слоя, вызывая отсыревание конструкции. В результате теплозащита влажной конструкции резко понижается, и она начинает промерзать. в данном случае возникает необходимость установки пароизоляционного слоя с теплой стороны конструкции.

Вроде бы всё относительно просто, но про паропроницаемость зачастую вспоминают только в контексте "дышащести" стен. Однако, это краеугольный камень в выборе утеплителя! К нему нужно подходить очень и очень осторожно! Нередки случаи, когда домовладелец утепляет дом, исходя лишь из показателя теплосопротивления, например, деревянный дом пенопластом. В результате получает загнивающие стены, плесень по всем углам и винит в этом "неэкологичный" утеплитель. Что касается пенопласта, то из за своей малой паропроницаемости его нужно использовать с умом и очень хорошо подумать, подходит ли он вам. Именно по этому показателю зачастую ватные или любые другие пористые утеплители подходят лучше для утепления стен снаружи. Кроме того, с ватными утеплителями сложнее ошибиться. Однако, бетонные или кирпичные дома можно без опасений утеплять и пенопластом - в этом случае пенопласт "дышит" лучше, чем стена!

В таблице ниже приведены материалы из списка ТКП, показатель паропроницаемости - последний столбец μ.

Как понять, что такое паропроницаемость, и зачем она нужна. Многие слышали, а некоторые и активно употребляют термин "дышашие стены" - так вот, "дышашими" такие стены называют потому, что они способны пропускать воздух и водяной пар через себя. Некоторые материалы (например, керамзит, дерево, все ватные утеплители) хорошо пропускают пар, а некоторые очень плохо (кирпич, пенопласты, бетон). Выдыхаемый человеком, выделяемый при приготовлении пищи или принятии ванной пар, если в доме нет вытяжки, создаёт повышенную влажность. Признаком этого является появление конденсата на окнах или на трубах с холодной водой. Считается, что если стена имеет высокую паропроницаемость, то в доме легко дышится. На самом же деле, это не совсем так!

В современном доме, даже если стены сделаны из «дышащего» материала, 96% пара удаляется из помещений через вытяжку и форточку, и только 4% через стены. Если на стены наклеены виниловые или флизиленовые обои, то стены влагу не пропускают. А если стены действительно «дышащие», то есть без обоев и прочей пароизоляции, в ветренную погоду из дома выдувает тепло. Чем выше паропроницаемость конструкционного материала (пенобетон, газобетон и прочие тёплые бетоны), тем больше он может набрать влаги, и как следствие, у него более низкая морозостойкость. Пар, выходя из дома через стену, в «точке росы» превращается в воду. Теплопроводность отсыревшего газоблока увеличивается многократно, то есть в доме будет, мягко говоря, очень холодно. Но самое страшное, что при падении ночью температуры, точка росы смещается внутрь стены, а конденсат, находящийся в стене замерзает. Вода при замерзании расширяется и частично разрушает структуру материала. Несколько сотен таких циклов приводят к полному разрушению материала. Поэтому паропроницаемость строительных материалов может сослужить вам плохую службу.

Про вред повышенной паропроницаемости в интернете гуляет с сайта на сайт . Приводить её содержание на своём сайте я не буду в силу некоторого несогласия с авторами, однако избранные моменты хочется озвучить. Так, например, известный производитель минерального утеплителя, компания Isover, на своём англоязычном сайте изложила "золотые правила утепления" (What are the golden rules of insulation? ) из 4-х пунктов:

Эффективная изоляция. Используйте материалы с высоким термическим сопротивлением (низкой теплопроводностью). Самоочевидный пункт, не требующий особых комментариев.

Герметичность. Хорошая герметичность является необходимым условием для эффективной системы теплоизоляции! Негерметичная теплоизоляция, независимо от её коэффициента теплоизоляции, может увеличивать потребление энергии от 7 до 11% на отопление здания. Поэтому о герметичности здания следует задумываться ещё на стадии проектирования. А по окончании работ проверить здание на герметичность.

Контролируемая вентиляция. Именно на вентиляцию возлагается задача по удалению излишней влажности и пара. Вентиляция не должа и не может осуществляться за счёт нарушения герметичности ограждающих конструкций!

Качественный монтаж. Об этом пункте, я думаю, тоже нет нужды говорить.

Важно отметить, что компания Isover не выпускает какие-либо пенопластовые утеплители, они занимаются исключительно минераловатными утеплителями, т.е. продуктами, имеющими наиболее высокий показатель паропроницаемости! Это действительно заставляет задуматься: как же так, вроде бы паропроницаемость необходима для отвода влаги, а производители рекомендуют полную герметичность!

Дело тут в недопонимании этого термина. Паропроницаемость материалов не предназначена для отвода влаги из жилого помещения - паропроницаемость нужна для отвода влаги из утеплителя ! Дело в том, что любой пористый утеплитель не является по сути самим утеплителем, он лишь создаёт структуру, удерживающую истинный утеплитель - воздух - в замкнутом объёме и по возможности неподвижным. Если вдруг образуется такое неблагоприятное условие, что точка росы оказывается в паропроницаемом утеплителе, то в нём будет конденсироваться влага. Эта влага в утеплителе берётся не из помещения! Воздух сам всегда содержит в себе какое-то количество влаги, и именно эта естественная влага и представляет угрозу утеплителю. Вот для отвода этой влаги наружу и нужно, чтобы после утеплителя были слои с не меньшей паропроницаемостью.

Семья из четырёх человек за сутки в среднем выделяет пар, равный 12 литрам воды! Эта влага из воздуха внутренних помещений никоим образом не должа попадать в утеплитель! Куда девать эту влагу - это вообще не должно никоим образом волновать утеплитель - его задача лишь утеплять!

Пример 1

Давайте разберём вышесказанное на примере. Возьмём две стены каркасного дома одинаковой толщины и одинакового состава (изнутри к наружному слою), отличатся буду они только видом утеплителя:

Лист гипсокартона (10мм) - OSB-3 (12мм) - Утеплитель (150мм) - ОSB-3 (12мм) - вентзазор (30мм) - ветрозащита - фасад.

Утеплитель выберем с абсолютно одинаковой теплопроводностью - 0,043 Вт/(м °С), основное, десятикратное отличие между ними только в паропроницаемости:

Пенополистирол ПСБ-С-25.

Плотность ρ= 12 кг/м³.

Коэффициент паропроницаемости μ= 0.035 мг/(м ч Па)

Коэф. теплопроводности в климатических условиях Б (худший показатель) λ(Б)= 0.043 Вт/(м °С).

Плотность ρ= 35 кг/м³.

Коэффициент паропроницаемости μ= 0.3 мг/(м ч Па)

Конечно, условия расчёта я тоже использую абсолютно одинаковые: температура внутри +18°С, влажность 55%, температура снаружи -10°С, влажность 84%.

Расчёт я провел в теплотехническом калькуляторе , кликнув по фото, вы перейдёте прямо на страницу расчёта:

Как видно из расчёта, теплосопротивление обоих стен совершенно одинаково (R=3.89), и даже точка росы у них расположена почти одинаково в толще утеплителя, однако, из за высокой паропроницаемости в стене с эковатой будет конденсироваться влага, сильно увлажняя утеплитель. Как бы ни была хороша сухая эковата, сырая эковата тепло держит во много раз хуже. А если допустить, что температура на улице опустится до -25°С, то зона конденсации составит почти 2/3 утеплителя. Такая стена не удовлетворяет нормам по защите от переувлажнения! С пенополистиролом ситуация принципиально другая потому, что воздух в нём находится в замкнутых ячейках, ему просто неоткуда набрать достаточное количество влаги для выпадения росы.

Справедливости ради нужно сказать, что эковату без пароизоляционных плёнок не укладывают! И если добавить в "стеновой пирог" пароизоляционную плёнку между ОSB и эковатой с внутренней стороны помещения, то зона конденсации практически выйдет из утеплителя и конструкция полностью будет удовлетворять требованиям по увлажнению (см. картинку слева). Однако, устройство пароиозяции практически лишает смысла размышления о пользе для микроклимата помещения эффекта "дыхания стены". Пароизоляционная мембрана имеет коэффициент паропроницаемости около 0,1 мг/(м·ч·Па), а порой пароизолируют полиэтиленовыми плёнками или утеплителями с фольгированной стороной - их коэффициент паропроницаемости стремится к нулю.

Но низкая паропроницаемость тоже далеко не всегда хороша! При утеплении достаточно хорошо паропроницаемых стен из газо- пенобетона экструдированным пенополистиролом без пароизоляции изнутри в доме непременно поселится плесень, стены будут влажными, а воздух будет совсем не свеж. И даже регулярное проветривание не сможет высушить такой дом! Давайте смоделируем ситуацию, противоположную прошлой!

Пример 2

Стена на этот раз будет состоять из следующих элементов:

Газобетон марки D500 (200мм) - Утеплитель (100мм) - вентзазор (30мм) - ветрозащита - фасад.

Утеплитель выберем точно такой же, и более того, стену сделаем с точно таким же теплосопротивлением (R=3.89).

Как видим, при совершенно равных теплотехнических характеристиках мы можем получить радикально противоположные результаты от утепления одними и теми же материалами!!! Нужно отметить, что во втором примере обе конструкции удовлетворяют нормам по защите от переувлажнения, не смотря на то, что зона конденсации попадает в газосиликат. Такой эффект связан с тем, что плоскость максимального увлажнения попадает в пенополистирол, а из за его низкой паропроницаемости в нём влага не конденсируется.

В вопросе паропроницаемости нужно разобраться досконально ещё до того, как вы решите, как и чем вы будете утеплять свой дом!

Слоёные стены

В современном доме требования к теплоизоляции стен столь высоки, что однородная стена уже не способна соответствовать им. Согласитесь, при требовании к теплосопротивлению R=3 делать однородную кирпичную стену толшиной 135 см не вариант! Современные стены - это многослойные конструкции, где есть слои, выполняющие роль теплоизоляции, конструктивные слои, слой наружной отделки, слой внутренней отделки, слои паро- гидро- ветро-изоляций. В связи с разнообразными характеристиками каждого слоя очень важно правильно их располагать! Основное правило в расположении слоёв конструкции стены таково:

Паропроницаемость внутреннего слоя должна быть ниже, чем наружного, для свободного выходы пара за стены дома. При таком решении «точка росы» перемещается к наружной стороне несущей стены и не разрушает стен здания. Для предотврощения выпадения конденсата внутри ограждающей конструкции сопротивление теплопередаче в стене должно уменьшаться, а сопротивление паропроницанию возрастать снаружи внутрь.

Думаю, нужно это проиллюстрировать для лучшего понимания.

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:

1. Американский тест с установленной вертикально чашей.
2. Американский тест с перевернутой чашей.
3. Японский тест с вертикальной чашей.
4. Японский тест с перевернутой чашей и влагопоглотителем.
5. Американский тест с вертикальной чашей.

В японском тесте используется сухой влагопоглотитель, который расположен под тестируемым материалом. Во всех тестах используется уплотнительный элемент.

Таблица паропроницаемости - это полная сводная таблица с данными по паропроницаемости всех возможных материалов, используемых в строительстве. Само слово «паропроницаемость» означает способность слоев строительного материала либо пропускать, либо задерживать водяные пары из-за разных значений давления на обе стороны материала при одинаковом показателе атмосферного давления. Эта способность так же называется коэффициентом сопротивляемости и определяется специальными величинами.

Чем выше показатель паропроницаемости, тем больше стена может вместить в себя влаги, а это значит, что у материала низкая морозостойкость.

Таблица паропроницаемости указывается на следующие показатели:

1. Тепловая проводимость - это, своего рода, показатель энергетического переноса тепла от более нагретых частиц к менее нагретым частицам. Следовательно, устанавливается равновесие в температурных режимах. Если в квартире установлена высокая теплопроводность, то это является максимально комфортными условиями.
2. Тепловая емкость. С помощью нее можно рассчитать количество подаваемого тепла и содержащегося тепла в помещении. Обязательно необходимо подводить его к вещественному объему. Благодаря этому можно зафиксировать температурное изменение.
3. Тепловое усвоение - это ограждающее конструкционное выравнивание при температурных колебаниях. Иными словами, тепловое усвоение - это степень поглощения поверхностями стен влаги.
4. Тепловая устойчивость - это способность оградить конструкции от резких колебаний тепловых потоков.

Полностью весь комфорт в помещении будет зависеть от этих тепловых условий, именно поэтому при строительстве так необходима таблица паропроницаемости , так как она помогает эффективно сравнить разнообразные типы паропроницаемости.

С одной стороны, паропроницаемость хорошо влияет на микроклимат, а с другой - разрушает материалы, из которых построен дома. В таких случаях рекомендуется устанавливать слой пароизоляции с внешней стороны дома. После этого утеплитель не будет пропускать пар.

Пароизоляция - это материалы, которые применяют от негативного воздействия воздушных паров с целью защиты утеплителя.

Существует три класса пароизоляции. Они различаются по механической прочности и сопротивлению паропроницаемости. Первый класс пароизоляции - это жесткие материалы, в основе которых фольга. Ко второму классу относятся материалы на основе полипропилена или полиэтилена. И третий класс составляют мягкие материалы.

Таблица паропроницаемости материалов.

Таблица паропроницаемости материалов - это строительные нормативы международных и отечественных стандартов паропроницаемости строительных материалов.

Сам термин «паропроницаемость» указывает на свойство материалов пропускать или задерживать в своей толще водяной пар. Таблица паропроницаемости материалов носит условный характер, поскольку приведенные расчетные значения уровня влажности и атмосферного воздействия не всегда соответствуют действительности. Точку росы возможно рассчитать согласно среднему значению.

У каждого материала свой процент паропроницаемости

Определение уровня проницаемости пара

В арсенале профессиональных строителей имеются специальные технические средства, которые позволяют с высокой точностью диагностировать проницаемость пара конкретного строительного материала. Чтобы вычислить параметр, применяются следующие средства:

• приспособления, делающие возможным безошибочно установить толщину слоя строительного материала;
• лабораторная посуда для выполнения исследований;
• весы с максимально точными показаниями.

В этом видео вы узнаете о паропроницаемости:

С помощью такого инструментария можно корректно определить искомую характеристику. Так как данные экспериментов заносятся в таблицы паропроницаемости строительных материалов, во время составления плана жилища нет необходимости устанавливать паропроницаемость строительных материалов.

Создание комфортных условий

Для создания в жилище благоприятного микроклимата требуется принимать во внимание особенности используемого строительного сырья. Особый акцент следует сделать на паропроницаемости. Обладая знаниями об этой способности материала, можно корректно подобрать необходимое для строительства жилья сырье. Данные берутся из строительных норм и правил, например:

• паропроницаемость бетона: 0,03 мг/(м*ч*Па);
• паропроницаемость ДВП, ДСП: 0,12-0,24 мг/(м*ч*Па);
• паропроницаемость фанеры: 0,02 мг/(м*ч*Па);
• керамического кирпича: 0,14-0,17 мг/(м*ч*Па);
• кирпича силикатного: 0,11 мг/(м*ч*Па);
• рубероида: 0-0,001 мг/(м*ч*Па).

Образование пара в жилом доме может быть вызвано дыханием человека и животных, приготовлением еды, перепадом температур в ванной комнате и прочими факторами. Отсутствие вытяжной вентиляции также создаёт высокую степень влажности в помещении. В зимний период нередко можно замечать возникновение конденсата на окнах и на холодном трубопроводе. Это наглядный пример появления пара в жилых домах.

Защита материалов при строительстве стен

Стройматериалы с высокой проницаемостью пара не могут в полной мере гарантировать отсутствие образования конденсата внутри стен. Чтобы не допустить скопления воды в глубине стен, следует избегать разности давления одной из составных частей смеси газообразных элементов водяного пара с обеих сторон стройматериала.

Обеспечить защиту от появления жидкости реально, используя ориентированно-стружечные плиты (ОСП), утепляющие материалы, такие как пеноплекс и пароизоляционная плёнка или мембрана, препятствующая просачиванию пара в теплоизоляцию. Одновременно с защитным слоем требуется организовать корректный воздушный зазор для вентиляции.

Если у стенового пирога нет достаточной способности поглощать пар, он не рискует быть разрушенным в результате расширения конденсата от низких температур. Основное требование - это предотвратить скопление влаги внутри стен и предоставить её беспрепятственное передвижение и выветривание.

Немаловажным условием является установка вентиляционной системы с принудительной вытяжкой, которая не даст скапливаться лишней жидкости и пару в помещении. Выполняя требования, можно защитить стены от образования трещин и повысить износоустойчивость жилища в целом.

Расположение термоизолирующих слоев

Для обеспечения лучших эксплуатационных характеристик многослойной конструкции сооружения пользуются следующим правилом: сторона с более высокой температурой обеспечивается материалами с повышенной сопротивляемостью к просачиванию пара с высоким коэффициентом теплопроводности.

Наружный слой должен обладать высокой паропроводимостью. Для нормальной эксплуатации ограждающего сооружения нужно, чтобы индекс внешнего слоя пятикратно превосходил значения внутреннего слоя. При соблюдении этого правила водяные пары, попавшие в теплый пласт стены, без особых усилий покинут его через более ячеистые стройматериалы. Пренебрегая этими условиями, внутренний слой стройматериалов сыреет, и его коэффициент теплопроводности становится выше.

Подбор отделки также играет важную роль на финальных этапах строительных работ. Правильно подобранный состав материала гарантирует ему результативное выведение жидкости во внешнюю среду, поэтому даже при минусовой температуре материал не разрушится.

Индекс проницаемости пара является ключевым показателем при расчете величины поперечного сечения утеплительного слоя. От достоверности произведенных вычислений будет зависеть, насколько качественным получиться утепление всего здания.