Воздухопроницаемость ограждающих конструкций. Воздухопроницаемость строительных материалов Разбираемся с коэффициентом
Воздухопроницаемость – это способность материалов пропускать воздух. Необходимым условием для прохождения воздуха через материал является наличие перепада давления воздуха (DР ) по обеим сторонам пробы материала. Чем выше величина перепада давления, тем интенсивнее процесс прохождения воздуха через материал. При небольших скоростях прохождения воздуха через материалы зависимость скорости движения воздуха от величины перепада давления имеет линейный характер и выражается уравнением Д’Арси:
Такая зависимость имеет место при небольших величинах или при плотной структуре текстильного полотна. С увеличением скорости движения воздуха через материалы может наблюдаться отклонение от линейного характера зависимости скорости от перепада давления. В этой связи для материалов бытового назначения, предназначенных для изготовления одежды, в соответствии со стандартом (ГОСТ 12088–77) воздухопроницаемость оценивается при перепаде давления = 49 Па (5 мм вод. столба), что соответствует условиям эксплуатации одежды в климатических условиях средней полосы России, где скорость ветра составляет не более 8–10 м/с.
Общепринятой характеристикой воздухопроницаемости является коэффициент воздухопроницаемости , дм 3 /(м 2 ∙ с):
, (58)
где – объем воздуха, дм 3 , проходящий через рабочую часть пробы материала, площадь которой , м 2 , за время , равное 1 с, при перепаде давления .
При использовании м 3 в качестве единицы измерения объема воздуха, проходящего через пробу материала, получаемое значение коэффициента воздухопроницаемости (м 3 /(м 2 ×с)) численно равно скорости движения воздуха через материал (м/с).
Воздухопроницаемость современных материалов колеблется в широких пределах – от 3,5 до 1500 дм 3 /(м 2 ∙ с) (табл. 8 ).
Таблица 8 Группировка тканей по воздухопроницаемости
(по данным Н. А. Архангельского)
| Группа тканей | Ткани | Общая характеристика воздухопроницаемости группы тканей | , дм 3 /(м 2 ∙ с), при = 49 Па |
| I | Плотные драп и сукно, хлопчатобумажные ткани, диагональ, начесное сукно | Очень малая | Менее 50 |
| II | Костюмные шерстяные ткани, сукно, драп | Малая | 50–135 |
| III | Бельевые, платьевые, демисезонные, легкие костюмные ткани | Ниже средней | 135–375 |
| IV | Легкие бельевые и платьевые ткани | Средняя | 375–1000 |
| V | Наиболее легкие платьевые ткани с большими сквозными порами | Повышенная | 1000–1500 |
| VI | Марля, сетка, канва, ажурный и филейный трикотаж | Высокая | Более 1500 |
Воздушный поток проходит через поры текстильного материала, поэтому показатели воздухопроницаемости зависят от структурных характеристик материала, определяющих его пористость, число и размеры сквозных пор. Материалы из тонких сильно скрученных нитей имеют большое число сквозных пор и соответственно большую воздухопроницаемость по сравнению с материалами из толстых пушистых нитей, в которых поры частично закрыты выступающими волокнами или петлями нитей.
Важнейшими структурными характеристиками текстильных полотен, имеющих сквозные поры, которыми главным образом определяется их воздухопроницаемость, являются толщина полотна, величина сквозной пористости и характеристический размер поперечника (диаметр) сквозных пор. Определить значения скорости прохождения воздуха через материал при разных перепадах давления можно используя математическую модель, предложенную А.В. Куличенко, которая имеет вид
, (59)
где – вязкость воздуха, мПа ∙ с; – диаметр сквозных пор, м;
– сквозная пористость; – толщина материала, м.
В тех случаях, когда материалы не имеют сквозных пор, их воздухопроницаемость определяется величиной общей пористости, размерами пор и толщиной полотен. Так, для нетканых материалов на основе волокнистых холстов зависимость коэффициента воздухопроницаемости от их структуры выражена экспериментально полученными А. В. Куличенко уравнениями, имеющими общий вид
, (60)
где – заполнение нетканого материала волокнами; L – толщина материала; – параметр, связанный с геометрическими характеристиками волокон.
К числу важнейших факторов, от которых зависит воздухопроницаемость материалов, относится их влажность. Значение этого фактора тем выше, чем большей плотностью характеризуется материал и чем выше гигроскопические свойства волокон, из которых он изготовлен. Так, по данным Б. А. Бузова, при 100 %-й влажности шерстяных суконных тканей воздухопроницаемость по сравнению с воздушно-сухим их состоянием снижается в 2–3 раза. Уменьшение воздухопроницаемости материалов при увлажнении связано с набуханием волокон и появлением микро- и макрокапиллярной влаги, что вызывает резкое сокращение числа и размеров пор и, в конечном итоге, приводит к повышению аэродинамического сопротивления материала и, соответственно, к снижению коэффициента воздухопроницаемости.
Деформация текстильных материалов вызывает существенные изменения в их структуре (в частности, нарушается пористость), что приводит к изменению воздухопроницаемости. Исследования, проведенные в Ивановской государственной текстильной академии проф..В. В. Веселовым, показали, что при несимметричном двухосном растяжении ткани наблюдается вначале некоторое уменьшение воздухопроницаемости, а затем ее возрастание до 60 % от исходного значения. Это обусловлено сложным характером перестройки структуры материала, которая связана с растяжением и сжатием нитей основы и утка.
Наиболее значительно влияние деформаций растяжения на воздухопроницаемость проявляется в трикотажных полотнах. В отличие от тканей трикотажные полотна имеют более высокую растяжимость, что связано с большей подвижностью их структуры, чувствительной даже к невысоким величинам прикладываемых к ним растягивающих усилий. Структурные изменения в трикотажных полотнах при приложении к ним таких усилий заключаются прежде всего в изменениях конфигурации петель. Сами нити, особенно в легко растягивающихся полотнах, могут быть напряжены незначительно. Высокая растяжимость трикотажных полотен при приложении к ним внешних нагружений является причиной не только их структурных изменений, но и изменений величин показателей их свойств, в частности проницаемости.
Для таких высокорастяжимых полотен зависимость воздухопроницаемости от величины их пространственной деформации растяжения имеет линейный характер (рис.
) и выражается уравнением вида 
,
где – коэффициент воздухопроницаемости в исходном недеформированном состоянии; – пространственная деформация; – коэффициент, характеризующий изменение воздухопроницаемости полотна при его растяжении и зависящий от структуры полотна.
При проектировании изделий необходимы сведения не только о воздухопроницаемости материалов, из которых изготовляются те или иные изделия, но и о воздухопроницаемости пакета одежды. С увеличением числа слоев материала в пакете снижается общая воздухопроницаемость пакета (рис.22 ). Наиболее резкое снижение воздухопроницаемости (до 50 %) наблюдается при увеличении числа слоев материала до двух; дальнейшее повышение числа слоев влияет в меньшей степени. С введением воздушных прослоек между слоями воздухопроницаемость пакета зависит от толщины воздушной прослойки.
Рис. 22 Зависимость коэффициента воздухопроницаемости
трикотажных полотен от величины поверхностной деформации :
1 – поперечновязаное, интерлок (ПА нить эластик + ПУ эластомерная нить);
2 – поперечновязаное, гладь (пряжа хлопчатобумажная);
3 – поперечновязаное рисунчатое (пряжа ПАН);
4 – поперечновязаное, интерлок (пряжа шерстяная)
Рис. 23 Зависимость воздухопроницаемости пакетов
тканей в зависимости от числа слоев: 1 – драп; 2 – сукно
Общая воздухопроницаемость многослойного пакета одежды рассчитывается по формуле Клейтон, которая может давать погрешность до 10 % :
, (61)
где , , …, – коэффициенты воздухопроницаемости каждого слоя в отдельности.
Воздухопроницаемость материалов является также технологическим свойством, так как она оказывает влияние на параметры влажно-тепловой обработки швейных изделий на паровоздушных прессах и манекенах.
Влагопроницаемость
Организм человека в процессе жизнедеятельности постоянно выделяет пары воды, накопление которых в пододежном и внутриобувном пространстве может вызвать неприятные ощущения, прилипаемость одежды, намокание прилегающих слоев, что приводит к снижению теплозащитных свойств изделия.
Способность материалов проводить влагу из среды с повышенной влажностью в среду с пониженной влажностью является их важным гигиеническим свойством. Благодаря этому свойству обеспечивается вывод излишков парообразной и капельно-жидкостной влаги из пододежного и внутриобувного слоя или изоляция тела человека от воздействия внешней влаги (атмосферные осадки, гидроизоляционная одежда и обувь и т. п.).
Процесс переноса влаги через материалы включает следующие составляющие:
– диффузия и конвективный перенос ;
– сорбция влаги из внутреннего (пододежного или внутриобувного) пространства, перенос через полимер и десорбция во внешнюю среду;
– капиллярная конденсация, капиллярное поднятие и последующая десорбция .
В зависимости от размеров пор в материале может наблюдаться преобладание тех или иных составляющих процесса влагопереноса. В макропористых материалах (с преобладанием макрокапилляров с размерами поперечника от 10 -7 м и более) наблюдается преобладание процесса диффузии. В тех случаях, когда материалы гидрофильны, наблюдается проявление также второй составляющей. В микропористых материалах (с преобладанием микрокапилляров, имеющих поперечные размеры менее 10-7 м) наблюдается преобладание переноса за счет сорбции – десорбции и капиллярного поднятия. Для гетеропозных материалов, т. е. имеющих микро- и макропоры, характерно наличие всех трех составляющих процесса влагопереноса.
Влагопроницаемость материала существенно зависит от сорбционных свойств волокон и нитей его составляющих. Процесс влагопереноса у гидрофильных и гидрофобных материалов неодинаков. Гидрофильные материалы активно поглощают влагу и, таким образом, как бы увеличивают поверхность испарения, что практически не характерно для гидрофобных материалов. Наступление динамического равновесия между процессами сорбции и десорбции у гидрофильных материалов требует значительного времени, а у гидрофобных происходит очень быстро.
В зависимости от средней плотности структуры материала преобладает тот или иной способ прохождения влаги. В текстильных материалах (с поверхностным заполнением более 85 %) преобладает перенос влаги путем ее сорбции – десорбции волокнами материала. Влагопроницаемость таких материалов зависит главным образом от способности волокон поглощать влагу. В материалах с поверхностным заполнением менее 85 % влага проходит, в основном, через поры материала. Влагопроницаемость таких материалов зависит от их структурных параметров. При заполнении по массе менее 30 % способность тканей пропускать влагу практически не зависит от гидрофильности волокон и нитей.
На влагопроводность материала также оказывает влияние движение воздуха через материал . При малых скоростях воздуха преобладает процесс прохождения влаги путем сорбции – десорбции. С увеличением скорости движения воздуха более активно проявляется процесс диффузии влаги через поры. При скорости воздуха 3–10 м/с наблюдается тесная корреляционная связь между показателями воздухо- и влагопроницаемости.
Способность материалов пропускать пары влаги называется паропроницаемостью .
Коэффициент паропроницаемости ,г/(м 2 ∙ с), показывает, какое количество водяных паров проходит через единицу площади материала в единицу времени:
, (62)
где А – масса водяных паров, прошедших через пробу материала, г; S – площадь пробы материала, м 2 ; – продолжительность испытания, с.
Коэффициент паропроницаемости зависит от величины воздушной прослойки –расстояния от поверхности материала до поверхности испарения влаги, мм. С ее уменьшением коэффициент увеличивается. Поэтому в обозначении коэффициента паропроницаемости всегда указывается величина , при которой проводились испытания. Величина должна быть минимальной и одинаковой при испытаниях материалов для их сопоставления, так как сопротивление прохождению паров влаги складывается из сопротивления слоя воздуха между материалом и поверхностью испарения и из сопротивления самого материала.
Увеличение перепада температуры и перепада относительной влажности воздуха, т. е. парциального давления водяных паров, по обеим сторонам материала вызывает повышение интенсивности процесса паропроницаемости. Проведение испытаний при температуре воды 35–36 °С приближает условия испытания к условиям эксплуатации одежды, так как эта температура соответствует температуре тела человека.
Относительная паропроницаемость , %, – отношение массы паров влаги А, испарившихся через испытываемый материал, к маcce паров влаги В, испарившихся с открытой поверхности воды, находившейся в тех же условиях испытания:
100 % . (63)
В связи со значительным влиянием толщины воздушной прослойки между пробой материала и поверхностью испарения влаги применяется характеристика, называемая сопротивление паропроницаемости. Этот показатель измеряется в мм толщины слоя неподвижного воздуха, оказывающего такое же сопротивление прохождению водяных паров, как и испытываемый материал.
В зависимости от сопротивления паропроницаемости И. А. Димитриевой предложено делить ткани на четыре группы (табл. 9 )
Таблица 9 Группировка, тканей в зависимости от
их сопротивления переносу водяных паров
Проницаемость текстильных материалов при прохождении через них капельно-жидкой влаги оценивается с помощью характеристик водопроницаемости и водоупорности.
Водопроницаемость - способность текстильных материалов пропускать воду при определенном давлении. Основная характеристика этого свойства – коэффициент водопроницаемости дм 3 /(м 2 ∙ с). Он показывает, какое количество воды проходит через единицу площади материала в единицу времени:
, (64) где V
– количество воды, прошедшее через пробу материала, дм 3 ;
S – площадь пробы, м 2 ; – время, с.
Коэффициент водопроницаемости определяют, замеряя время прохождения через пробу материала воды объемом 0,5 дм 3 под давлением Н = 5 ∙ 10 3 Па. Для материалов спленочным покрытием или водоотталки-вающей отделкой коэффициент водопроницаемости определяют при дождевании в течение 10 мин (ГОСТ 30292–96).
Водоупорность (водонепроницаемость) – сопротивление текстильных материалов проникновению через них воды. Водоупорность характеризуетсянаименьшим давлением, при котором водa начинает проникать через материал (табл. 10 ).
Таблица 10 Нормы водоупорности плащевых тканей
По времени промокания при дождевании оценивают водоупорность материалов с водоотталкивающей пропиткой или пленочным покрытием (ГОСТ 30292–96).
Водопроницаемость, водоупорность и водооттаткивание зависят от структурных показателей заполнения полотен, от их толщины, сорбционных свойств и способности к смачиванию. Для ряда швейных изделий, защищающих человека от атмосферных осадков (плащей, пальто, костюмов, зонтов, палаток и т. п.), водоупорность материалов является одним из важнейших показателей качества.
Водонепроницаемость плащевых тканей оценивают также по способности плащевых материалов к водоотталкиванию, которая определяется по состоянию намокшей поверхности пробы после ее дождевания и встряхивания (табл. 11 ).
Таблица 11 Состояние поверхности материалов после дождевания
В соответствии с ГОСТ 28486–90 нормы водоотталкивания установлены в баллах и составляют для плащевых и курточных тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием в 3 слоя не менее 80 баллов, в 1 слой – не менее 70 баллов, с водоотталкивающей отделкой – до 70 баллов.
Пылепроницаемость
Материалы в процессе носки изделий способны пропускать в пододежный слой или удерживать в своей структуре частицы пыли. Это приводит к загрязнению как самих материалов, так и слоев изделия, располагающихся под ними. Частицы пыли проникают сквозь материал в основном тем же путем, что и воздух – через сквозные поры материала. Удерживаются частицы пыли в структуре материала вследствие механического сцепления их с неровностями поверхности волокон и масляной смазки. Кроме того, процессу захвата материалом частиц пыли способствует их электризуемость при трении. Мельчайшие частицы пыли (менее 50 мкм) не имеют зарядов, однако способны при трении друг о друга или о материал приобретать заряд короткой продолжительности. При наличии на поверхности материала статического электричества заряженные частицы пыли притягиваются к поверхности волокон, где они впоследствии удерживаются благодаря механическому сцеплению или смазке. Таким образом, чем выше электризуемость материала, тем в большей степени он загрязняется. Рыхлая пористая структура материала из волокон с неровной поверхностью обладает способностью захватывать большее количество пыли и удерживать ее более длительное время, чем плотная структура материала, имеющего гладкие ровные волокна. По этим причинам наибольшей пылеемкостью обладают шерстяные и хлопчатобумажные ткани. Добавление в нихполиэфирныхволокон уменьшает пылеемкость.
Пылепроницаемость – способность материалов пропускать частицы пыли. Она характеризуется коэффициентом пылепроницаемости ,г/(см 2 ∙ с):
, (65)
где – масса пыли, прошедшей через пробу материала, г; – площадь пробы, м 2 ; – время испытания, с.
Относительная пылепроницаемость
, %, показывает отношение массы пыли, прошедшей через материал , к массе пыли, использованной в испытании, :
100 % . (66)
Пылеемкость – способность материала воспринимать и удерживать пыль. Она характеризуется относительной пылеемкостью , %, – отношением массы пыли, поглощенной материалом, , к массе пыли, использованной в испытании, :
100 % . (67)
Показатели пылепроницаемости и пылеемкости определяют путем просасывания через материал с помощью пылесоса навески пыли, имеющей определенный состав и размер частиц. Взвешиванием устанавливают количество пыли, прошедшей через материал и осевшей на материале.
Материалы разных видов имеют отличающиеся значения показателей пылепроницаемости и пылеемкости (табл.12 ).
Таблица 12 Пылепроницаемость и пылеемкость материалов
(по данным М. И. Сухарева)
Чтобы создать благоприятный микроклимат в помещении, необходимо учитывать свойства строительных материалов. Сегодня мы разберем одно свойство – паропроницаемость материалов .
Паропроницаемостью называется способность материала пропускать пары, содержащиеся в воздухе. Пары воды проникают в материал за счет давления.
Помогут разобраться в вопросе таблицы, которые охватывают практически все материалы, использующиеся для строительства. Изучив данный материал, вы будете знать, как построить теплое и надежное жилище.
Оборудование
Если речь идет о проф. строительстве, то в нем используется специально оборудование для определения паропроницаемости. Таким образом и появилась таблица, которая находится в этой статье.
Сегодня используется следующее оборудование:
- Весы с минимальной погрешностью – модель аналитического типа.
- Сосуды или чаши для проведения опытов.
- Инструменты с высоким уровнем точности для определения толщины слоев строительных материалов.
Разбираемся со свойством
Бытует мнение, что «дышащие стены» полезны для дома и его обитателей. Но все строители задумывают об этом понятии. «Дышащим» называется тот материал, который помимо воздуха пропускает и пар – это и есть водопроницаемость строительных материалов. Высоким показателем паропроницаемости обладают пенобетон, керамзит дерево. Стены из кирпича или бетона тоже обладают этим свойством, но показатель гораздо меньше, чем у керамзита или древесных материалов. 
Во время принятия горячего душа или готовки выделяется пар. Из-за этого в доме создается повышенная влажность – исправить положение может вытяжка. Узнать, что пары никуда не уходят можно по конденсату на трубах, а иногда и на окнах. Некоторые строители считают, что если дом построен из кирпича или бетона, то в доме «тяжело» дышится.
На деле же ситуация обстоит лучше – в современном жилище около 95% пара уходит через форточку и вытяжку. И если стены сделаны из «дышащих» строительных материалов, то 5% пара уходят через них. Так что жители домов из бетона или кирпича не особо страдают от этого параметра. Также стены, независимо от материала, не будут пропускать влагу из-за виниловых обоев. Есть у «дышащих» стен и существенный недостаток – в ветреную погоду из жилища уходит тепло.
Таблица поможет вам сравнить материалы и узнать их показатель паропроницаемости:
Чем выше показатель паронипроницаемости, тем больше стена может вместить в себя влаги, а это значит, что у материала низкая морозостойкость. Если вы собираетесь построить стены из пенобетона или газоблока, то вам стоит знать, что производители часто хитрят в описании, где указана паропроницаемость. Свойство указано для сухого материала – в таком состоянии он действительно имеет высокую теплопроводность, но если газоблок намокнет, то показатель увеличится в 5 раз. Но нас интересует другой параметр: жидкость имеет свойство расширяться при замерзании, как результат – стены разрушаются.
Паропроницаемость в многослойной конструкции
Последовательность слоев и тип утеплителя – вот что в первую очередь влияет на паропроницаемость. На схеме ниже вы можете увидеть, что если материал-утеплитель расположен с фасадной стороны, то показатель давление на насыщенность влаги ниже. 
Если утеплитель будет находиться с внутренней стороны дома, то между несущей конструкцией и этим строительным будет появляться конденсат. Он отрицательно влияет на весь микроклимат в доме, при этом разрушение строительных материалов происходит заметно быстрее.
Разбираемся с коэффициентом
Коэффициент в этом показатели определяет количество паров, измеряемых в граммах, которые проходят через материалы толщиной 1 метр и слоем в 1м² в течение одного часа. Способность пропускать или задерживать влагу характеризирует сопротивление паропроницаемости, которое в таблице обозначается симвломом «µ».
Простыми словами, коэффициент – это сопротивление строительных материалов, сравнимое с папопроницаемостью воздуха. Разберем простой пример, минеральная вата имеет следующий коэффициент паропроницаемости : µ=1. Это означает, что материал пропускает влагу не хуже воздуха. А если взять газобетон, то у него µ будет равняться 10, то есть его паропроводимость в десять раз хуже, чем у воздуха.
Особенности
С одной стороны паропроницаемость хорошо влияет на микроклимат, а с другой – разрушает материалы, из которых построен дома. К примеру, «вата» отлично пропускает влагу, но в итоге из-за избытка пара на окнах и трубах с холодной водой может образоваться конденсат, о чем говорит и таблица. Из-за этого теряет свои качества утеплитель. Профессионалы рекомендуют устанавливать слой пароизоляции с внешней стороны дома. После этого утеплитель не будет пропускать пар. 
Если материал имеет низкий показатель паропроницаемости, то это только плюс, ведь хозяевам не приходится тратиться на изоляционные слои. А избавиться от пара, образовывающегося от готовки и горячей воды, помогут вытяжка и форточка – этого хватит, чтобы поддерживать нормальный микроклимат в доме. В случае, когда дом строится из дерева, не получается обойтись без дополнительной изоляции, при этом для древесных материалов необходим специальный лак.
Таблица, график и схема помогут вам понять принцип действия этого свойства, после чего вы уже сможете определиться с выбором подходящего материала. Также не стоит забывать и про климатические условия за окном, ведь если вы живете в зоне с повышенной влажностью, то про материалы с высоким показателем паропроницаемости стоит вообще забыть.
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.
- за счет теплопроводности материалов ограждающих конструкций (стен, окон, дверей, перекрытий);
- через конвекцию — перенос тепла потоками воздуха, проходящими через дом (при движение холодного воздуха снаружи в дом и нагретого обратно, из дома на улицу).
За счет этих двух процессов теряется практически вся энергия, поступающая в дом.
Частные застройщики, как правило, уделяют основное внимание утеплению дома путем снижения теплопроводности ограждающих конструкций. Каждый хорошо знает, что увеличивая толщину и эффективность теплоизоляции стен и перекрытий, можно уменьшить потери тепла.
Утепление дома этим методом широко освещается в статьях и обсуждается на форумах Интернета. Серию статей, посвященных утеплению стен и перекрытий частного дома Вы найдете и в этом блоге, например
Заметно меньше внимания частные застройщики обращают на снижение теплопотерь через конвекцию. Многие не знают, что при перемещении воздуха, из дома может уносится до 40% всей энергии.
Воздух может проникать и покидать дом различными путями.
Различают организованное, контролируемое движение воздуха в доме — это система вентиляции,
и неконтролируемые пути — это инфильтрация (поступление) и эксфильтрация (удаление) воздуха через материалы и конструкции.
Вентиляция в теплом доме
Хочу лишь еще раз обратить внимание на то, что застройщики в подавляющем большинстве до сих пор используют простейшую Систему, в которой не предусмотрен организованный приток воздуха, отсутствуют специальные устройства для подачи воздуха в дом, а самое главное — нет возможности контроля и регулирования количества подаваемого и удаляемого из помещений воздуха.
В результате, нередко в доме повышенная влажность воздуха, выпадает конденсат на окнах и в других местах, появляется грибок и плесень. Обычно, это говорит о том, что вентиляция не справляется со своей задачей — удалять, выделяемые в воздух помещения, загрязнения и избыточную влагу. Количество уходящего через вентиляцию воздуха явно недостаточно.
В других домах зимой чаще наоборот, воздух очень сухой с относительной влажностью менее 30% (комфортная влажность 40-60%). Это свидетельствует о том, что через вентиляцию уходит слишком много воздуха. Поступающий в дом морозный сухой воздух не успевает насытиться влагой и сразу уходит в вентканал. А с воздухом уходит и тепло . Получаем дискомфорт микроклимата помещений и потери тепла.
Интересно то, что традиционные для России дома со стенами из бревна или бруса не имеют специальных устройств для вентиляции.
Вентиляция помещений в таких домах происходит за счет неконтролируемой воздухопроницаемости стен, перекрытий и окон, а также в результате перемещения воздуха через дымоход при топке печи.
Многие считают высокую воздухопроницаемость деревянных стен достоинством — стены «дышат». По их мнению в деревянном доме легче дышать, комфортнее микроклимат. Действительно, большая воздухопроницаемость деревянного дома увеличивает воздухообмен в доме, снижает влажность. Но такая вентиляция деревянного дома совершенно неуправляемая. Расплачиваться за этот «комфорт» приходится высокими теплопотерями через конвекцию.
В конструкциях современного деревянного дома все чаще применяют различные способы герметизации — машинное профилирование сопрягаемых поверхностей бревен и брусьев, герметики для межвенцовых швов, паронепроницаемые и ветрозащитные пленки в перекрытиях, герметичные окна. Все чаще стены деревянного дома закрывают утеплителем. В комнатах, как правило, нет печей. Система вентиляции в таких домах просто необходима.
Теплый дом должен иметь более совершенную
Воздухопроницаемость, продуваемость теплого дома
Не организованное и не контролируемое движение воздуха через материалы и конструкции дома, а проще говоря продуваемость оболочки дома, в строительстве характеризуется термином и показателем «воздухопроницаемостью».
Воздухопроницаемость — это количество воздуха, которое проходит через образец материала определенного размера в единицу времени при разности давлений на его противоположных сторонах. Обратная величина, говорящая о способности материала препятствовать движению воздуха, называется сопротивлением воздухопроницанию.
Воздухопроницаемость строительных конструкций определяется воздухопроницаемостью составляющих эту конструкцию материалов и сопряжений между ними. Например, воздухопроницаемость кирпичной стены складывается из воздухопроницаемостей кирпича, раствора и примыкания раствора к кирпичу.
Воздухопроницаемость всего здания, как единого целого, зависит от воздухопроницаемости ограждающих конструкций внешней оболочки дома.
Как воздухопроницаемость влияет на тепловые потери дома? А примерно также, как в одежде. Если пальто продувает, задувает в рукава, поддувает снизу и сверху, то тепло не будет, какой бы толстой не была подкладка. Так, увеличение толщины и эффективности утеплителей в стенах и перекрытиях окажется бесполезным , если не обеспечена минимальная воздухопроницаемость дома.
Кроме того, в зимнее время при истечении изнутри наружу через неплотности ограждения дома теплого воздуха с водяными парами, происходит конденсация и накопление влаги в строительных конструкциях. Влагонакопление ведет к увеличению теплопроводности и снижению долговечности строительных конструкций дома.
Минимальная воздухопроницаемость оболочки здания — необходимое условие для того, чтобы сделать дом теплым. Чем меньше воздухопроницаемость дома — тем лучше. Но обеспечение высокой герметичности конструкций стоит недешево. Поэтому, строительные нормы ограничивают верхний предел воздухопроницаемости зданий на компромиссном уровне — чтобы было не очень дорого и обеспечивался установленный нормами уровень теплопотерь здания.
При проектировании дома воздухопроницаемость отдельных элементов и дома в целом определяют расчетами, добиваясь того, чтобы сопротивление воздухопроницанию укладывалось в установленные нормы.
Измерение воздухопроницаемости частного дома
 |
| Аэродверь |
По окончании строительства воздухопроницаемость дома можно измерить с помощью устройства Аэродверь , см. рис.
Аэродверь ставится на место входной двери дома. Все вентиляционные отверстия и дымоходы в доме герметично заклеиваются, окна и форточки закрываются.
Вентилятор аэродвери нагнетает воздух в дом до определенного давления и постоянно поддерживает его. При разности давлений наружного и внутреннего воздуха 50 Па . определяют кратность воздухообмена в отапливаемой части дома.
Кратность воздухообмена — это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение 1 часа воздух в помещении полностью заменяется на новый.
В теплом доме кратность воздухообмена при проверке на герметичность должна быть меньше 0,6 ед/час .
Воздухопроницаемость (продуваемость) — одна из основных характеристик качества теплого дома.
Как найти дефекты герметизации наружных стен и других ограждений дома
Если при измерении воздухопроницаемости дома обнаружилось, что кратность воздухообмена выше нормы, то ищут места негерметичности в ограждении дома. Чаще всего это места стыка конструкций из разных материалов, дверные или оконные проемы, места прохода коммуникаций.
Для поиска мест негерметичности в ограждениях дома включают вентилятор аэродвери на откачку воздуха из дома — в доме создают вакуум в 50 кПа. , что соответствует давлению ветра 5 м/сек. С помощью ручного электронного анемометра измеряют скорость движения воздуха вблизи опасных мест подсоса наружного воздуха. Герметизации подлежат все места подсоса, где скорость движения воздуха превышает 2 м/с.
Для поиска мест утечек тепла удобно использовать инфракрасные термографические камеры — тепловизоры. На снимке фасада или других элементов снаружи и внутри дома, сделанном с помощью тепловизора, легко определить места утечек тепла через негерметичные конструкции и через мостики холода.
Как уменьшить воздухопроницаемость ограждающих конструкций дома
Разность давлений, которая служит причиной движения воздуха через конструкции дома, создается во первых, давлением ветра, и, во вторых, обусловлена разностью температур наружного воздуха и воздуха внутри помещений. Холодный — тяжелый уличный воздух вытесняет, выталкивает теплый — легкий воздух из помещений.
Чтобы сделать дом теплым необходимо вокруг отапливаемой части дома создать две оболочки.
Одну оболочку — с высоким сопротивлением теплопередаче, используя в ограждающих конструкциях материалы с низкой теплопроводностью.
Другую — с большим сопротивлением воздухопроницанию. Можно конечно совместить эти свойства и в одной оболочке, если получится.
Для снижения воздухопроницаемости конструкций дома необходимо:
Помните, маленькие струйки тепла через дефекты герметизации легко и незаметно превращаются в реки теплопотерь, которые долгие годы придется Вам оплачивать.
Следующая статья:
Предыдущая статья:
Выберите тип вентиляции для своего дома
Рисунок 1 - паропроницаемость оцинкованного нащельника
Согласно СП 50.13330.2012 "Тепловая защита зданий", приложение Т, таблица Т1 "Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий" коэффициент паропроницаемость оцинкованного нащельника (мю, (мг/(м*ч*Па)) будет равна:
Вывод: внутренний оцинкованный нащельник (смотрим рисунок 1) в светопрозрачных конструкциях может устанавливаться без пароизоляции.
Для устройства пароизоляционного контура рекомендуется:
Пароизоляция мест крепления оцинкованного листа, это можно обеспечить мастикой
Пароизоляция мест стыковки оцинкованного листа
Пароизоляция мест стыковки элементов (оцинкованный лист и витражный ригель или стойка)
Обеспечить отсутствие паропропускания через крепежные элементы (полые заклепки)
Термины и определения
Паропроницаемость - способность материалов пропускать водяной пар через свою толщину.
Водяной пар - газообразное состояние воды.
Точка росы характеризует количество влажности в воздухе (содержания водяного пара в воздухе). Температура точки росы определяется как температура окружающей среды, до которой воздух должен охладится, чтобы содержащийся в нем пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. Таблица 1.
Таблица 1 - Точка росы
Паропроницаемость - измеряется количеством водяного пара, проходящим через 1м2 площади, толщиной 1метр, в течении 1 часа, при разности давлений 1 Па. (согласно СНиПа 23-02-2003). Чем ниже паропроницаемость, тем лучше теплоизоляционный материал.
Коэффициент паропроницаемость (DIN 52615) (мю, (мг/(м*ч*Па)) это отношение паропроницаемости слоя воздуха толщиной 1 метр к паропроницаемости материала той же толщины
Паропроницаемость воздуха можно рассмотреть как константу, равную
0,625 (мг/(м*ч*Па)
Сопротивляемость слоя материала зависит от его толщины. Сопротивляемость слоя материала определяется путем деления толщины на коэффициент паропроницаемости. Измеряется в (м2*ч*Па) /мг
Согласно СП 50.13330.2012 "Тепловая защита зданий", приложение Т, таблица Т1 "Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий" коэффициент паропроницаемость (мю, (мг/(м*ч*Па)) будет равна:
Сталь стержневая, арматурная (7850кг/м3), коэфф. паропроницаемости мю = 0;
Алюминий (2600) = 0; Медь (8500) = 0; Стекло оконное (2500) = 0; Чугун (7200) = 0;
Железобетон (2500) = 0,03; Раствор цементно-песчаный (1800) = 0,09;
Кирпичная кладка из пустотелого кирпича (керамический пустотный с плотностью 1400кг/м3 на цементном песчаном растворе) (1600) = 0,14;
Кирпичная кладка из пустотелого кирпича (керамический пустотный с плотностью 1300кг/м3 на цементном песчаном растворе) (1400) = 0,16;
Кирпичная кладка из сплошного кирпича (шлакового на цементном песчаном растворе) (1500) = 0,11;
Кирпичная кладка из сплошного кирпича (глиняного обыкновенного на цементном песчаном растворе) (1800) = 0,11;
Плиты из пенополистирола плотностью до 10 - 38 кг/м3 = 0,05;
Рубероид, пергамент, толь (600) = 0,001;
Сосна и ель поперек волокон (500) = 0,06
Сосна и ель вдоль волокон (500) = 0,32
Дуб поперек волокон (700) = 0,05
Дуб вдоль волокон (700) = 0,3
Фанера клееная (600) = 0,02
Песок для строительных работ (ГОСТ 8736) (1600) = 0,17
Минвата, каменная (25-50 кг/м3) = 0,37; Минвата, каменная (40-60 кг/м3) = 0,35
Минвата, каменная (140-175 кг/м3) = 0,32; Минвата, каменная (180 кг/м3) = 0,3
Гипсокартон 0,075; Бетон 0,03
Статья дана в ознакомительных целях
