Паропроницаемый материал. Паропроницаемость теплоизоляции

Одним из важнейших показателей является паропроницаемость. Она характеризует способность ячеистых камней задерживать или пропускать пары воды. В ГОСТ 12852.0-7 выписаны общие требования к способу определения коэффициента паропроницаемости газоблоков.

Что такое паропроницаемость

Внутри и снаружи зданий температура всегда разнится. Соответственно, и давление неодинаково. В результате, существующие как по ту, так и по другую стороны стен влажные воздушные массы стремятся переместиться в зону более низкого давления.

Но поскольку в помещении, как правило, более сухо, чем за его пределами, то влага с улицы проникает в микрощели стройматериалов. Таким образом стеновые конструкции наполняются водой, что может не только ухудшить микроклимат в помещениях, но и пагубно влиять на ограждающие стены - они со временем станут разрушаться.

Возникновение и накопление влаги в любых стенах - крайне опасный и для здоровья фактор. Так, в результате такого процесса происходит не только снижение теплозащиты строения, но и возникают грибки, плесень и другие биологические микроорганизмы.

Российские нормативы регламентируют, что показатель паропроницаемости определяется способностью материала противостоять проникновению в него водяных паров. Коэффициент паропроницаемости исчисляется мг/(м.ч.Па) и показывает, какое количество воды пройдет в течении 1 часа через 1м2 поверхности толщиной в 1 м, при разности давлений с одной и другой части стены - 1 Па.

Паропроницаемость газобетонов

Ячеистые бетоны состоят из закрытых воздушных раковин (до 85% от общего объема). Это существенно снижает способность материала поглощать водяные молекулы. Даже проникая вовнутрь, пары воды достаточно быстро испаряются, что положительно сказывается на паропроницаемости.

Таким образом, можно констатировать: данный показатель напрямую зависит от плотности газобетона - чем ниже плотность, тем выше паропроницаемость, и наоборот. Соответственно, чем выше марка пористого бетона, тем меньше его плотность, а значит, и этот показатель выше.

Поэтому для снижения паропроницаемости при производстве ячеистых искусственных камней:

Такие превентивные меры приводят к тому, что показатели газобетонов различных марок имеют отличные значения паропроницаемости, что показано в таблице ниже:

Паропроницаемость и внутренняя отделка

С другой стороны, находящаяся в помещении влага тоже должна удаляться. Для этого для используют специальные материалы, поглощающие пары воды внутри зданий: штукатурку, бумажные обои, дерево и т.д.

Это не означает, что облагораживать стены обожженным в печах кафелем, пластиком или виниловыми обоями не следует. Да и надежная герметизация оконных и дверных проемов - обязательно условие для качественного строительства.

При выполнении внутренних отделочных работ следует помнить, что паропроницаемость каждого слоя отделки (шпатлевки, штукатурки, краски, обоев и др.) должна быть выше, чем этот же показатель ячеистого стенового материала.

Мощнейшим барьером на пути проникновения влаги во внутрь строения является нанесение грунтовочного слоя на внутренней части капитальных стен.

Но не стоит забывать, что в любом случае, в жилых и производственных зданиях должна существовать эффективная система вентиляции. Только в этом случае можно говорить о нормальной влажности в помещении.

Газобетон - отличный строительный материал. Кроме того, что здания, сооруженные из него, прекрасно аккумулируют и сохраняют тепло, так в них еще не бывает излишне влажно или сухо. И все благодаря хорошей паропроницаемости, о которой должен знать каждый застройщик.

В процессе стройки любой материал в первую очередь должен оцениваться по его эксплуатационно-техническим характеристикам. Решая задачу построить “дышащий” дом, что наиболее свойственно строениям из кирпича или дерева, или наоборот добиться максимальной сопротивляемости паропроницанию, необходимо знать и уметь оперировать табличными константами для получения расчетных показателей паропроницаемости строительных материалов.

Что такое паропроницаемость материалов

Паропроницаемость материалов – способность пропускать или задерживать водяной пар в результате разности парциального давления водяного пара на обеих сторонах материала при одинаковом атмосферном давлении. Паропроницаемость характеризуется коэффициентом паропроницаемости или сопротивлением паропроницаемости и нормируется СНиПом II-3-79 (1998) "Строительная теплотехника", а именно главой 6 "Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций"

Таблица паропроницаемости строительных материалов

Таблица паропроницаемости представлена в СНиПе II-3-79 (1998) "Строительная теплотехника", приложении 3 "Теплотехнические показатели строительных материалов конструкций". Показатели паропроницаемости и теплопроводности наиболее распространенных материалов, используемых для строительства и утепления зданий представлены далее в таблице.

Материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м*С)	Паропроницаемость, Мг/(м*ч*Па)
Алюминий
Асфальтобетон
Гипсокартон
ДСП, ОСП
Дуб вдоль волокон
Дуб поперек волокон
Железобетон
Картон облицовочный
Керамзит
Керамзит
Керамзитобетон
Керамзитобетон
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000)
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400)
Кирпич красный глиняный
Кирпич, силикатный
Линолеум
Минвата
Минвата
Пенобетон
Пенобетон
Пенопласт ПВХ
Пенополистирол
Пенополистирол
Пенополистирол
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ ЭКТРУДИРОВАННЫЙ
ПЕНОПОЛИУРЕТАН
ПЕНОПОЛИУРЕТАН
ПЕНОПОЛИУРЕТАН
ПЕНОПОЛИУРЕТАН
Пеностекло
Пеностекло
Песок
ПОЛИМОЧЕВИНА
ПОЛИУРЕТАНОВАЯ МАСТИКА
Полиэтилен
Рубероид, пергамин
Сосна, ель вдоль волокон
Сосна, ель поперек волокон
Фанера клееная

Таблица паропроницаемости строительных материалов

1. Минимизировать отбор внутреннего пространства может только утеплитель с наименьшим коэффициентом теплопроводности

2. К сожалению аккумулирующую теплоемкость массива наружной стены мы теряем навсегда. Но здесь есть свой выигрыш:

А) нет необходимости тратить энергоресурсы на нагрев этих стен

Б) при включении даже самого маленького обогревателя в помещении почти сразу станет тепло.

3. В местах соединения стены и перекрытия „мостики холода” можно убрать, если утеплитель наносить частично и на плиты перекрытия с последующим декорированием этих примыканий.

4. Если Вы все еще верите в "дыхание стен", то ознакомьтесь, пожалуйста с ЭТОЙ статьей. Если нет, то тут очевидный вывод: теплоизоляционный материал должен очень плотно быть прижат к стене. Еще лучше, если утеплитель станет единым целым со стеной. Т.е. между утеплителем и стеной не будет никаких зазоров и щелей. Таким образом влага из помещения не сможет попасть в зону точки росы. Стена всегда будет оставаться сухой. Сезонные колебания температур без доступа влаги не будут оказывать негативного влияния на стены, что увеличит их долговечность.

Все эти задачи может решить только напыляемый пенополиуретан.

Обладая самым низким коэффициентом теплопроводности из всех существующих теплоизоляционных материалов, пенополиуретан займет минимум внутреннего пространства.

Способность пенополиуретана надежно прилипать к любым поверхностям позволяет легко нанести его на потолок для уменьшения "мостиков холода".

При нанесении на стены пенополиуретан, находясь некоторое время в жидком состоянии, заполняет все щели и микрополости. Вспениваясь и полимеризуясь непосредственно в точке нанесения пенополиуретан становится единым целым со стеной, перекрывая доступ разрушительной влаге.

ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ СТЕН
Сторонники лжеконцепции «здорового дыхания стен» помимо греха против истины физических законов и осознанного введения в заблуждение проектировщиков, строителей и потребителей, исходя из меркантильного побуждения, сбыть свой товар какими угодно методами, наговаривают и возводят поклеп на теплоизоляционные материалы с низкой паропроницаемостью (пенополиуретан) или теплоизоляционный материал и вовсе паронепроницаемый (пеностекло).

Суть этой злостной инсинуации сводится к следующему. Вроде как, если не будет пресловутого «здорового дыхания стен», то в таком случае внутреннее помещение обязательно станет сырым, а стены будут сочиться влагой. Дабы развенчать эту выдумку давайте посмотрим более внимательно на те физические процессы, которые будут происходить в случае облицовки под штукатурный слой или использовании внутри кладки, например такого материала как пеностекло, паропроницаемость которого равна нулю.

Итак, из-за присущих пеностеклу теплоизоляционных и герметизирующих свойств наружный слой штукатурки или кладки придет в равновесное температурное и влажностное состояние с наружной атмосферой. Также и внутренний слой кладки войдет в определенный баланс с микроклиматом внутренних помещений. Процессы диффузии воды, как в наружном слое стены, так и во внутреннем; будут носить характер гармонической функции. Эта функция будет обуславливаться, для наружного слоя, суточными перепадами температур и влажности, а также сезонными изменениями.

Особенно интересно в этом отношении поведение внутреннего слоя стены. Фактически, внутренняя часть стены будет выступать в роли инерционного буфера, роль которого сглаживать резкие изменения влажности в помещении. В случае резкого увлажнения помещения, внутренняя часть стены будет адсорбировать излишнюю влагу, содержащуюся в воздухе, не давая влажности воздуха достичь предельного значения. В тоже время, при отсутствии выделения влаги в воздух в помещении, внутренняя часть стены начинает высыхать при этом, не давая воздуху «пересохнуть» и уподобится пустынному.

Как благоприятный результат подобной системы утепления с использованием пенополиуретана гармоника колебания влажности воздуха в помещении сглаживается и тем самым гарантирует стабильное значение (с незначительными флуктуациями) приемлемой для здорового микроклимата влажности. Физика данного процесса достаточно хорошо изучена развитыми строительными и архитектурными школами мира и для достижения подобного эффекта при использовании волоконных неорганических материалов в качестве утеплителя в закрытых системах утепления настоятельно рекомендуется наличие надежного паронипроницаемого слоя на внутренней стороне системы утепления. Вот вам и «здоровое дыхание стен»!

В последнее время все большее применение в строительстве находят разнообразные системы наружного утепления: "мокрого" типа; вентилируемые фасады; модифированная колодезная кладка и т.д. Всех их объединяет то, что это многослойные ограждающие конструкции. А для многослойных конструкций вопросы паропроницаемости слоев, переноса влаги, количественной оценки выпадающего конденсата являются вопросами первостепенной важности.

Как показывает практика, к сожалению, что этим вопросам как проектировщики, так и архитекторы не уделяют должного внимания.

Мы уже отмечали, что российский строительный рынок перенасыщен импортными материалами. Да, безусловно, законы строительной физики одни и те же, и действуют одинаково, например, как в России, так и в Германии, но методики подхода и нормативная база, очень часто, весьма различны.

Поясним это на примере паропроницаемости. DIN 52615 вводит понятие паропроницаемости через коэффициент паропроницаемости μ и воздушный эквивалентный промежуток s d .

Если сравнить паропроницаемость слоя воздуха толщиной 1 м с паропроницаемостью слоя материала той же толщины, то получим коэффициент паропроницаемости

μ DIN (безразмерный) = паропроницаемость воздуха/паропроницаемость материала

Сравните, понятие коэффициента паропроницаемости μ СНиП в России вводится через СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника", имеет размерность мг / (м * ч * Па) и характеризует то количество водяного пара в мг, которое проходит через один метр толщины конкретного материала за один час при разности давлений в 1 Па.

Каждый слой материала в конструкции имеет свою конечную толщину d , м. Очевидно, что количество водяного пара, прошедшего через этот слой будет тем меньше, чем больше его толщина. Если перемножить μ DIN и d , то и получим, так называемый, воздушный эквивалентный промежуток или диффузно-эквивалентную толщину слоя воздуха s d

s d = μ DIN * d [м]

Таким образом, по DIN 52615, s d характеризует толщину слоя воздуха [м], которая обладает равной паропроницаемостью со слоем конкретного материала толщиной d [м] и коэффициентом паропроницаемости μ DIN . Сопротивление паропроницанию 1/Δ определяется как

1/Δ= μ DIN * d / δ в [(м² * ч * Па) / мг],

где δ в - коэффициент паропроницаемости воздуха.

СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" определяет сопротивление паропроницанию R П как

R П = δ / μ СНиП [(м² * ч * Па) / мг],

где δ - толщина слоя, м.

Сравните, по DIN и СНиП сопротивления паропроницаемости, соответственно, 1/Δ и R П имеют одну и ту же размерность.

Мы не сомневаемся, что нашему читателю уже понятно, что вопрос увязки количественных показателей коэффициента паропроницаемости по DIN и СНиП лежит в определении паропроницаемости воздуха δ в .

По DIN 52615 паропроницаемость воздуха определяется как

δ в =0,083 / (R 0 * T) * (p 0 / P) * (T / 273) 1,81 ,

где R 0 - газовая постоянная водяного пара, равная 462 Н*м/(кг*К);

T - температура внутри помещения, К;

p 0 - среднее давление воздуха внутри помещения, гПа;

P - атмосферное давление при нормальном состоянии, равное 1013,25 гПа.

Не вдаваясь глубоко в теорию, отметим, что величина δ в в незначительной степени зависит от температуры и может с достаточной точностью при практических расчетах рассматриваться как константа, равная 0,625 мг/(м*ч*Па) .

Тогда, в том случае, если известна паропроницаемость μ DIN легко перейти к μ СНиП , т.е. μ СНиП = 0,625/ μ DIN

Выше мы уже отмечали важность вопроса паропроницаемости для многослойных конструкций. Не менее важным, с точки зрения строительной физики, является вопрос последовательности слоев, в частности, положение утеплителя.

Если рассматривать вероятность распределения температур t , давления насыщенного пара Рн и давления ненасыщенного (реального) пара Pp через толщу ограждающей конструкции, то с точки зрения процесса диффузии водяного пара наиболее предпочтительна такая последовательность расположения слоев, при которой сопротивление теплопередаче уменьшается, а сопротивление паропроницанию возрастает снаружи внутрь.

Нарушение этого условия, даже без расчета, свидетельствует о возможности выпадения конденсата в сечении ограждающей конструкции (рис. П1).

Рис. П1

Отметим, что расположение слоев из различных материалов не влияет на величину общего термического сопротивления, однако, диффузия водяного пара, возможность и место выпадения конденсата предопределяют расположение утеплителя на внешней поверхности несущей стены.

Расчет сопротивления паропроницаемости и проверку возможности выпадения конденсата необходимо вести по СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника".

В последнее время пришлось столкнуться с тем, что нашим проектировщикам предоставляются расчеты, выполненные по зарубежным компьютерным методикам. Выскажем свою точку зрения.

· Такие расчеты, очевидно, не имеют юридической силы.

· Методики рассчитаны на более высокие зимние температуры. Так, немецкая методика "Bautherm" уже не работает при температурах ниже -20 °С.

· Многие важные характеристики в качестве начальных условий не увязаны с нашей нормативной базой. Так, коэффициент теплопроводности для утеплителей дается в сухом состоянии, а по СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" должен браться в условиях сорбционной влажности для зон эксплуатации А и Б.

· Баланс набора и отдачи влаги рассчитывается для совершенно других климатических условий.

Очевидно, что количество зимних месяцев с отрицательными температурами для Германии и, скажем, для Сибири совершенно не совпадают.

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.