Паропроницаемость

   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.

Минвата набрала столько влаги, сколько смогла из за отсутствия вентзазора
паропроницаемость стены изнутри выше, чем снаружи

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 вот такая статья. 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.

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

Плотность  ρ= 12 кг/м³.

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

  • Эковата

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:

Эковата + пароизоляция

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.

1
2
3
4

        Для этих расчётов я использовал калькулятор на сайте теплорасчёт.рф и данные +23°С внутри, -10°С снаружи.

 

  • Черный график показывает падение температуры внутри ограждающей конструкции. Начиная с 23 °С и заканчивая -10 °С.

  • Синий график - температура точки росы. Если график точки росы соприкасается с графиком температуры, эти зоны называются зонами возможной конденсации (помечены голубым). Если во всех точках графика температура точки росы ниже температуры материала, то конденсата не будет.

  1. На первой картинке приведён расчёт кирпичной стены толщиной 50 см. Видно, что даже однородная стена подвержена образованию конденсата. Он будет образовываться в пустотах, порах кирпича и раствора, при замерзании постепенно разрушая эту стену. В данной зоне конденсат будет образовываться в объёме 4 г/м² в час.

  2. Вторая картинка показывает в 3 раза более тёплую и при этом на 10 см более узкую стену, утеплённую 10 см минваты. Коэффициент паропроницаемости возрастает изнутри наружу, и точка росы не формируется в такой стене.

  3. Конечно, минвату без штукатурки нельзя оставлять, и на 3-м рисунке мы видим, что штукатурка, обладая более низкой паропроницаемостью, чем минвата, вызывает появление конденсата в наружней части утеплителя. В данном случае это не оень страшно - объём влаги невелик (4г/м²/час) и при повышении температуры на улице до -5°С это явление практически изчезает.

  4. Последняя картинка показывает, как совсем не нужно делать! Утеплитель здесь заложен внутри бетонного помещения. Теплопроводность стены получилась, в общем-то такая же, как и на 2-м рисунке, но результат совсем другой! На каждом квадратном метре стены и утеплителя образуется почти по стакану воды каждый час! Стена будет постоянно мокрой, в результате чего она промёрзнет насквозь! Яркий пример неправильной последовательности конструкции стены.

Итак, общее правило можно выразить следующей картинкой.

      Всё, что так или иначе связано с паропроницаемостью, затрагивает понятие "Точки Росы", чему посвящена отдельная статья.

Перевод величин паропроницаемости

     К сожалению, далеко не все производители паропроницаемых и пароограничивающих материалов, мембран и плёнок придерживаются единой меры измерения паропроницаемости, из за чего становится проблематично сравнивать порой одинаковые мембраны по этому показателю, а использовать их во всяческих калькуляторах без предварительной обработки данных производителя и вовсе невозможно!  Этот вопрос я выделил в отдельную статью "Конвертируем паропроницаемость".

Спасибо всем, кто помогает проекту! Любая ваша помощь значима!

Российский руб.

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова