Основополагающие федеральные документы СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» оперируют понятиями воздухопроницаемости и паропроницаемости строительных материалов и конструкций, не выделяя изолирующих элементов из состава ограждающих конструкций.
Таблица 2: Сопротивление воздухопроницанию материалов и конструкций (приложение 9 СНиП II-3-79*)
| Материалы и конструкции | Толщина слоя, мм | Rb, м² часПа/кг | |
| Бетон сплошной без швов | 100 | 19620 | |
| Газосиликат сплошной без швов | 140 | 21 | |
| Кирпичная кладка из сплошного красного кирпича на цементно-песчаном растворе: | толщиной в полкирпича в пустошовку | 120 | 2 |
| толщиной в полкирпича с расшивкой шва | 120 | 22 | |
| толщиной в кирпич в пустошовку | 250 | 18 | |
| Штукатурка цементно-песчаная | 15 | 373 | |
| Штукатурка известковая | 15 | 142 | |
| Обшивка из обрезных досок, соединенных впритык или в четверть | 20-25 | 0,1 | |
| Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт | 20-25 | 1,5 | |
| Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги | 50 | 98 | |
| Картон строительный | 1,3 | 64 | |
| Обои бумажные обычные | - | 20 | |
| Листы асбоцементные с заделкой швов | 6 | 196 | |
| Обшивка из жёстких древесно-волокнистых листов с заделкой швов | 10 | 3,3 | |
| Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов | 10 | 20 | |
| Фанера клееная с заделкой швов | 3-4 | 2940 | |
| Пенополистирол ПСБ | 50-100 | 79 | |
| Пеностекло сплошное | 120 | воздухонепроницаемо | |
| Рубероид | 1,5 | воздухонепроницаем | |
| Толь | 1,5 | 490 | |
| Плиты минераловатные жёсткие | 50 | 2 | |
| Воздушные прослойки,слои сыпучих материалов (шлака, керамзита, пемзы и т. д.), слои рыхлых и волокнистых материалов (минеральной ваты, соломы, стружки) | любые толщины | 0 | |
Воздухопроницаемость Gв (кг/м ² час) по СП 23-101-2000 представляет собой массовый расход воздуха в единицу времени через единицу площади поверхности ограждающей конструкции (слоя ветроизоляции) при разнице (перепаде) давлений воздуха на поверхности конструкции ∆рв (Па): Gв = (1/Rв) ∆рв , где Rв (м² час Па/кг) - сопротивление воздухопроницанию (см. таблицу 2), а обратная величина (1/Rв )(кг/м² час Па) - коэффициент воздухопроницаемости ограждающей конструкции. Воздухопроницаемость характеризует не материал, а слой материала или ограждающую конструкцию (слой изоляции) определённой толщины.
Напомним, что давление (перепад давления) 1 атм составляет 100 000Па (0,1 МПа). Перепады давления ∆рв на стене бани за счёт меньшей плотности горячего воздуха в бане ƿδ по сравнению с плотностью внешнего холодного воздуха ƿ0 равны Н(ƿ0 - ƿδ) и в бане высотой Н=3 м составят до 10Па. Перепады давления на стенах бани за счёт ветрового напора ƿ0 V ² составят 1Па при скорости ветра V = 1 м/сек (штиль) и 100Па при скорости ветра V = 10 м/сек.
Введенная таким образом воздухопроницаемость представляет собой ветропроницаемость (продуваемость), способность пропускать массы движущегося воздуха.
Как видно из таблицы 2, воздухопроницаемость очень сильно зависит от качества строительных работ: укладка кирпича с заполнением швов (расшивкой) приводит к снижению воздухопроницаемости кладки в 10 раз по сравнению со случаем укладки кирпича обычным способом - в пустошовку. Воздух при этом в основном проходит вовсе не через кирпич, а через неплотности шва (каналы, пустоты, щели, трещины).
Методы определения сопротивления воздухопроницанию по ГОСТ 25891-83, ГОСТ 31167-2003, ГОСТ 26602.2-99 предусматривают непосредственное измерение расходов воздуха через материал или конструкцию при различных перепадах давления воздуха (до 700 Па). На специальных стендах с помощью насоса-воздуходувки 1 нагнетается воздух в измерительную камеру 3, к которой герметично пристыковывается изучаемая конструкция 5, например, окно заводского изготовления (рис. 17). По зависимости расхода воздуха Gв по ротаметру 2 от избыточного давления в камере ∆ƿв строят кривую воздухопроницаемости конструкции (рис. 18).
 |
|
| Рис. 18. Зависимость массового потока воздуха (скорости фильтрации, массового расхода) через воздухопроницаемую строительную конструкцию от перепада давления воздуха на поверхностях конструкции. 1 - прямая для ламинарных вязкостных потоков воздуха (через пористые стены без щелей), 2 - кривая для турбулентных инерционных потоков воздуха через конструкции со щелями (окна, двери) или отверстиями (продухами). |
В случае воздухопроницаемости стен с многочисленными мелкими каналами, щелями, порами воздух движется через стену в вязком режиме ламинарно (без турбулентностей, завихрений), вследствие чего зависимость Gв от ∆рв имеет линейный вид Gв = (1/Rв ) ∆pв . При наличии крупных щелей воздух движется в инерционных режимах (турбулентных), при которых силы вязкости не существенны. Зависимость Gв от ∆рв в инерционных режимах имеет степенной вид Gв = (1/Rв) ∆рв0,5 . Реально же в случае окон и дверей наблюдается переходный режим Gв = (1/R1) ∆pв n, где показатель степени n в СНиП 23-02-2003 условно принят равным 2/3 (0,66). Иными словами, при больших напорах ветра окна начинают «запираться» (также, например, как и дымовые трубы при большой скорости истечения дымовых газов), и всё большую роль начинает играть продуваемость стен (см. рис. 18).
Изучение таблицы 2 показывает, что обычные дощатые стены (без прослоек бумаги, пергамина или фольги), засыпанные стружкой (соломой, минеральной ватой, шлаком, керамзитом) с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 0,1 м² час Па/кг и менее никак не могут защитить от ветра. Даже при штиле при скоростях набегающих воздушных потоков 1 м/сек скорость продува через такие стены хоть и снижается до 0,1-1 см/сек, но тем не менее и это создаёт кратность воздухообмена в бане свыше 3-10 раз в час, что при слабой печи обуславливает полное выхолаживание бани. Кирпичные кладки в пустовку, дощатые стены в шпунт, плотные минерал- ватные плиты с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 2м² час Па/кг способны защитить от потоков ветра 1м/сек (в смысле предотвращения избыточной кратности воздухообмена в бане), но оказываются недостаточно герметичными для порывов ветра 10 м/сек. А вот строительные конструкции с сопротивлением возухопроницанию 20 м²час Па/кг и более уже вполне приемлемы для бань и с точки зрения воздухообмена, и с точки зрения конвективных теплопотерь, но тем не менее не гарантируют малости конвективного переноса водяных паров и увлажнения стен.
В связи с этим возникает необходимость сочетания материалов с разной степенью воздухопроницания. Суммарное сопротивление воздухопроницанию многослойной конструкции подсчитывается очень легко: суммированием сопротивлений воздухопроницанию всех слоев R = ΣRi . Действительно, если массовый поток воздуха через все слои один и тот же G = ∆pi /Ri , то сумма перепадов давления на каждом слое равна перепаду давления на всей многослойной конструкции в целом ∆р = Σpi = ΣGRi = GΣRi = GR . Именно поэтому понятие «сопротивление» очень удобно для анализа последовательных (в пространстве и во времени) явлений, не только в части воздухопроницания, но и теплопередачи и даже электропередачи в электрических сетях. Так, например, если легкопродуваемую прослойку стружек насыпать на строительный картон, то суммарное сопротивление воздухопроницанию такой конструкции 64 м² час Па/кг будет определяться исключительно сопротивлением воздухопроницанию строительного картона.
В то же время ясно, что если картон будет иметь щели в местах нахлеста или разрывы (проткнутые отверстия), то сопротивление воздухопроницанию резко уменьшится. Этот способ монтажа соответствует иному предельному способу взаимной укладки воздухопроницаемых слоев - уже не последовательному, а параллельному (рис. 19). В этом случае более удобными для расчетов являются коэффициенты воздухопроницаемости (1/Rв ). Так, воздухопроницаемость стены будет равна G = S0 G0 +S2 G2 +S12 G12 , где Si - относительные площади зон с разными воздухопроницаемостями, то есть G = { + {S2 /R2 ] + } ∆p. Видно, что если сопротивление воздухопроницанию R0 сквозного отверстия очень мало (близко к нулю), то суммарный поток воздуха будет очень велик даже при тщательной ветрозащите других участков, то при очень больших R2 , S2 и S12 . Однако воздух в сквозном отверстии движется вовсе не «свободно» (то есть не с бесконечно большой скоростью) из-за наличия гидродинамического и вязкостного сопротивлений отверстия, а также (что бывает чрезвычайно существенно) из-за конечной скорости фильтрации через противоположную стену 3. Чтобы образовать сильную струю через открытое приточное отверстие (сквозняк), необходимо сделать вытяжное отверстие и в противоположной стене.
 |
|
| Рис. 19. Сочетание ветрозащитного и теплоизоляционного материалов со сквозными отверстиями (продухами, окнами). 1 - ветрозащитный материал, 2 - теплозащитный материал, Vo - набегающий поток воздуха, «свободно» проходящий через сквозное отверстие, но замедленно фильтрующийся через зоны, прикрытые теплозащитным материалом G2 или одновременно ветрозащитным и теплозащитным материалами G12. Величина реального воздушного потока GB определяется также воздухопроницаемостью стены 3. |
В заключение отметим, что обычные деревенские бревенчатые стены бань, конопаченые мхом, имеют сопротивление воздухопроницанию на уровне (1-10) м²час Па/кг, причём воздух в основном просачивается через швы конопатки, а не через древесину. Воздухопроницаемость таких стен при перепаде давления ∆рв = 10 Па составляет (1-10) кг/м²час, а при порывах ветра 10 м/сек (∆рв =100) - до (10-100)кг/м²час. Это может превысить необходимый уровень вентиляции бань даже по санитарно-гигиеническим требованиям, соответствующим нахождению в бане большого количества людей. Во всяком случае такие стены имеют воздухопроницаемость, намного превышающую современный допустимый уровень по теплозащите СНиП 23-02-2003. Тщательная конопатка паклей (лучше с последующей пропиткой олифой), а также заделка швов современными эластичными силиконовыми герметиками может снизить воздухопроницаемость на порядок (в 10 раз). Значительно более эффективная ветрозащита стен может быть достигнута обивкой картоном (под вагонкой) или оштукатуриванием. Необходимый уровень воздухопроницаемости стен паровых бань в первую очередь определяется требованием осушения стен за счет консервирующей вентиляции.
Реальные окна и двери также могут внести значительный вклад в баланс воздухообмена. Ориентировочные величины воздухопроницаемости закрытых окон и дверей приведены в таблице 3.
Таблица 3: Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций заводского изготовления по СНиП 23-02-2003
Таблица 4: Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий (СП23-101-2000)
| Материал | Плотность, кг/м³ | Удельная теплоёмкость, кДж (кг град) | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м град) | Коэффициент теплоусвоения, Вт/(м² град) | Коэффициент паро-проницаемости, мг/(м часПа) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Воздух неподвижный | 1,3 | 1,0 | 0,024 | 0,05 | 1.01 | |
| Пенополистирол ПСБ | 150 | 1,34 | 0,05 | 0,89 | 0,05 | |
| 100 | 1,34 | 0,04 | 0,65 | 0,05 | ||
| 40 | 1,34 | 0,04 | 0,41 | 0,06 | ||
| Пенопласт ПХВ | 125 | 1,26 | 0,05 | 0,86 | 0,23 | |
| Пенополиуретан | 40 | 1,47 | 0,04 | 0,40 | 0,05 | |
| Плиты из резольно-формальдегидного пенопласта | 40 | 1,68 | 0,04 | 0,48 | 0,23 | |
| Вспененный каучук «Аэрофлекс» | 80 | 1,81 | 0,04 | 0,65 | 0,003 | |
| Пенополистирол экструзионный «Пеноплекс» | 35 | 1,65 | 0,03 | 0,36 | 0,018 | |
| Плиты минераловатные (мягкие, полужесткие, жесткие) | 350 | 0,84 | 0,09 | 1,46 | 0,38 | |
| 100 | 0,84 | 0,06 | 0,64 | 0,56 | ||
| 50 | 0,84 | 0,05 | 0,42 | 0,60 | ||
| Пеностекло | 400 | 0,84 | 0,12 | 1,76 | 0,02 | |
| 200 | 0,84 | 0,08 | 1,01 | 0,02 | ||
| Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные | 1000 | 2,3 | 0,23 | 6,75 | 0,12 | |
| 400 | 2,3 | 0,11 | 2,95 | 0,19 | ||
| 200 | 2,3 | 0,07 | 1,67 | 0,24 | ||
| Арболит | 800 | 2,3 | 0,24 | 6,17 | 0,11 | |
| 300 | 2,3 | 0,11 | 2,56 | 0,30 | ||
| Пакля | 150 | 2,3 | 0,06 | 1,30 | 0,49 | |
| Плиты из гипса | 1200 | 0,84 | 0,41 | 6,01 | 0,10 | |
| Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) | 800 | 0,84 | 0,19 | 3,34 | 0,07 | |
| Засыпка из керамзита | 800 | 0,84 | 0,21 | 3,36 | 0,21 | |
| 200 | 0,84 | 0,11 | 1,22 | 0,26 | ||
| Засыпка из доменного шлака | 800 | 0,84 | 0,21 | 3,36 | 0,21 | |
| Засыпка из перлита вспученного | 200 | 0,84 | 0,08 | 0,99 | 0,34 | |
| Засыпка из вермикулита вспученного | 200 | 0,84 | 0,09 | 1,08 | 0,23 | |
| Песок для строительных работ | 1600 | 0,84 | 0,47 | 6,95 | 0,17 | |
| Керамзитобетон | 1800 | 0,84 | 0,80 | 10,5 | 0,09 | |
| Пенобетон | 1000 | 0,84 | 0,41 | 6,13 | 0,11 | |
| 300 | 0,84 | 0,11 | 1,68 | 0,26 | ||
| Бетон на гравии из природного камня | 2400 | 0,84 | 1,74 | 16,8 | 0,03 | |
| Раствор цементно-песчаный (швы кладки, штукатурка) | 1800 | 0,84 | 0,76 | 9,6 | 0,09 | |
| Кладка из сплошного красного кирпича | 1800 | 0,88 | 0,70 | 9,2 | 0,11 | |
| Кладка из сплошного силикатного кирпича | 1800 | 0,88 | 0,76 | 9,77 | 0,11 | |
| Кладка из керамического пустотного кирпича | 1600 | 0,88 | 0,58 | 7,91 | 0,14 | |
| 1400 | 0,88 | 0,52 | 7,01 | 0,16 | ||
| 1200 | 0,88 | 0,47 | 6,16 | 0,17 | ||
| Сосна и ель | поперек волокон | 500 | 2,3 | 0,14 | 3,87 | 0,06 |
| вдоль волокон | 500 | 2,3 | 0,29 | 5,56 | 0,32 | |
| Фанера клееная | 600 | 2,3 | 0,15 | 4,22 | 0,02 | |
| Картон облицовочный | 1000 | 2,3 | 0,21 | 6,20 | 0,06 | |
| Картон строительный многослойный | 650 | 2,3 | 0,15 | 4,26 | 0,083 | |
| Гранит | 2800 | 0,88 | 3,49 | 25,0 | 0,008 | |
| Мрамор | 2800 | 0,88 | 2,91 | 22,9 | 0,008 | |
| Туф | 2000 | 0,88 | 0,93 | 11,7 | 0,075 | |
| Листы асбестоцементные плоские | 1800 | 0,84 | 0,47 | 7,55 | 0,03 | |
| Битумы нефтяные строительные | 1400 | 1,68 | 0,27 | 6,80 | 0,008 | |
| 1000 | 1,68 | 0,17 | 4,56 | 0,008 | ||
| Рубероид | 600 | 1,68 | 0,17 | 3,53 | - | |
| Линолеум поливинилхлоридный | 1800 | 1,47 | 0,38 | 8,56 | 0,002 | |
| Чугун | 7200 | 0,48 | 50 | 112,5 | 0 | |
| Сталь | 7850 | 0,48 | 58 | 126,5 | 0 | |
| Алюминий | 2600 | 0,84 | 221 | 187,6 | 0 | |
| Медь | 8500 | 0,42 | 407 | 326,0 | 0 | |
| Стекло оконное | 2500 | 0,84 | 0,76 | 10,8 | 0 | |
| Вода | 1000 | 4,2 | 0,59 | 13,5 | - | |
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
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 отечественных нормах сопротивление паропроницаемости (сопротивление паропроницанию Rп, м2. ч. Па/мг ) нормируется в главе 6 "Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций" СНиП II-3-79 (1998) "Строительная теплотехника".
Международные стандарты паропроницаемости строительных материалов приводятся в стандартах ISO TC 163/SC 2 и ISO/FDIS 10456:2007(E) - 2007 год.
Показатели коэффициента сопротивления паропроницанию определяются на основании международного стандарта ISO 12572 "Теплотехнические свойства строительных материалов и изделий - Определение паропроницаемости". Показатели паропроницаемости для международных норм ISO определялись лабораторным способом на выдержанных во времени (не только что выпущенных) образцах строительных материалов. Паропроницаемость определялась для строительных материалов в сухом и влажном состоянии.
В отечественном СНиП приводятся лишь расчетные данные паропроницаемости при массовом отношении влаги в материале w, %, равном нулю.
Поэтому для выбора строительных материалов по паропроницаемости при дачном строительстве лучше ориентироваться на международные стандарты ISO
, котрые определяют паропроницаемость "сухих" строительных материалов при влажности менее 70% и "влажных" строительных материалов при влажности более 70%. Помните, что при оставлении "пирогов" паропроницаемых стен, паропроницаемость материалов изнутри-кнаружи не должна уменьшаться, иначе постепенно произойдет "замокание" внутренних слоев строительных материалов и значительно увеличится их теплопроводность.
Паропроницаемость материалов изнутри кнаружи отапливаемого дома должна уменьшаться: СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий, п.8.8: Для обеспечения лучших эксплуатационных характеристик в многослойных конструкциях зданий с теплой стороны следует располагать слои большей теплопроводности и с большим сопротивлением паропроницанию, чем наружные слои. По данным Т.Роджерс (Роджерс Т.С. Проектирование тепловой защиты зданий. / Пер. с англ. - м.: си, 1966) Отдельные слои в многослойных ограждениях следует располагать в такой последовательности, чтобы паропроницаемость каждого слоя нарастала от внутренней поверхности к наружной. При таком расположении слоев водяной пар, попавший в ограждение через внутреннюю поверхность с возрастающей легкостью, будет проходить через все спои ограждения и удаляться из ограждения с наружной поверхности. Ограждающая конструкция будет нормально функционировать, если при соблюдении сформулированного принципа, паропроницаемость наружного слоя, как минимум, в 5 раз будет превышать паропроницаемость внутреннего слоя.
Механизм паропроницаемости строительных материалов:
При низкой относительной влажности влага из атмосферы в виде отдельных молекул водяного пара. При повышении относительной влажности поры строительных материалов начинают заполняться жидкостью и начинают работать механизмы смачивания и капиллярного подсоса. При повышении влажности строительного материала его паропроницаемость увеличивается (снижается коэффициент сопротивления паропроницаемости).
Показатели паропроницаемости "сухих" строительных материалов по ISO/FDIS 10456:2007(E) применимы для внутренних конструкций отапливаемых зданий. Показатели паропроницаемости "влажных" строительных материалов применимы для всех наружных конструкций и внутрених конструкций неотапливаемых зданий или дачных домов с переменным (временным) режимом отопления.
Основополагающие федеральные документы СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» оперируют понятиями воздухопроницаемости и паропроницаемости строительных материалов и конструкций, не выделяя изолирующих элементов из состава ограждающих конструкций.
Таблица 2: Сопротивление воздухопроницанию материалов и конструкций (приложение 9 СНиП II-3-79*)
| Материалы и конструкции | Толщина слоя, мм | Rb, м² часПа/кг | |
| Бетон сплошной без швов | 100 | 19620 | |
| Газосиликат сплошной без швов | 140 | 21 | |
| Кирпичная кладка из сплошного красного кирпича на цементно-песчаном растворе: | толщиной в полкирпича в пустошовку | 120 | 2 |
| толщиной в полкирпича с расшивкой шва | 120 | 22 | |
| толщиной в кирпич в пустошовку | 250 | 18 | |
| Штукатурка цементно-песчаная | 15 | 373 | |
| Штукатурка известковая | 15 | 142 | |
| Обшивка из обрезных досок, соединенных впритык или в четверть | 20-25 | 0,1 | |
| Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт | 20-25 | 1,5 | |
| Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги | 50 | 98 | |
| Картон строительный | 1,3 | 64 | |
| Обои бумажные обычные | - | 20 | |
| Листы асбоцементные с заделкой швов | 6 | 196 | |
| Обшивка из жёстких древесно-волокнистых листов с заделкой швов | 10 | 3,3 | |
| Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов | 10 | 20 | |
| Фанера клееная с заделкой швов | 3-4 | 2940 | |
| Пенополистирол ПСБ | 50-100 | 79 | |
| Пеностекло сплошное | 120 | воздухонепроницаемо | |
| Рубероид | 1,5 | воздухонепроницаем | |
| Толь | 1,5 | 490 | |
| Плиты минераловатные жёсткие | 50 | 2 | |
| Воздушные прослойки,слои сыпучих материалов (шлака, керамзита, пемзы и т. д.), слои рыхлых и волокнистых материалов (минеральной ваты, соломы, стружки) | любые толщины | 0 | |
Воздухопроницаемость Gв (кг/м ² час) по СП 23-101-2000 представляет собой массовый расход воздуха в единицу времени через единицу площади поверхности ограждающей конструкции (слоя ветроизоляции) при разнице (перепаде) давлений воздуха на поверхности конструкции ∆рв (Па): Gв = (1/Rв) ∆рв , где Rв (м² час Па/кг) - сопротивление воздухопроницанию (см. таблицу 2), а обратная величина (1/Rв )(кг/м² час Па) - коэффициент воздухопроницаемости ограждающей конструкции. Воздухопроницаемость характеризует не материал, а слой материала или ограждающую конструкцию (слой изоляции) определённой толщины.
Напомним, что давление (перепад давления) 1 атм составляет 100 000Па (0,1 МПа). Перепады давления ∆рв на стене бани за счёт меньшей плотности горячего воздуха в бане ƿδ по сравнению с плотностью внешнего холодного воздуха ƿ0 равны Н(ƿ0 - ƿδ) и в бане высотой Н=3 м составят до 10Па. Перепады давления на стенах бани за счёт ветрового напора ƿ0 V ² составят 1Па при скорости ветра V = 1 м/сек (штиль) и 100Па при скорости ветра V = 10 м/сек.
Введенная таким образом воздухопроницаемость представляет собой ветропроницаемость (продуваемость), способность пропускать массы движущегося воздуха.
Как видно из таблицы 2, воздухопроницаемость очень сильно зависит от качества строительных работ: укладка кирпича с заполнением швов (расшивкой) приводит к снижению воздухопроницаемости кладки в 10 раз по сравнению со случаем укладки кирпича обычным способом - в пустошовку. Воздух при этом в основном проходит вовсе не через кирпич, а через неплотности шва (каналы, пустоты, щели, трещины).
Методы определения сопротивления воздухопроницанию по ГОСТ 25891-83, ГОСТ 31167-2003, ГОСТ 26602.2-99 предусматривают непосредственное измерение расходов воздуха через материал или конструкцию при различных перепадах давления воздуха (до 700 Па). На специальных стендах с помощью насоса-воздуходувки 1 нагнетается воздух в измерительную камеру 3, к которой герметично пристыковывается изучаемая конструкция 5, например, окно заводского изготовления (рис. 17). По зависимости расхода воздуха Gв по ротаметру 2 от избыточного давления в камере ∆ƿв строят кривую воздухопроницаемости конструкции (рис. 18).
 |
|
| Рис. 18. Зависимость массового потока воздуха (скорости фильтрации, массового расхода) через воздухопроницаемую строительную конструкцию от перепада давления воздуха на поверхностях конструкции. 1 - прямая для ламинарных вязкостных потоков воздуха (через пористые стены без щелей), 2 - кривая для турбулентных инерционных потоков воздуха через конструкции со щелями (окна, двери) или отверстиями (продухами). |
В случае воздухопроницаемости стен с многочисленными мелкими каналами, щелями, порами воздух движется через стену в вязком режиме ламинарно (без турбулентностей, завихрений), вследствие чего зависимость Gв от ∆рв имеет линейный вид Gв = (1/Rв ) ∆pв . При наличии крупных щелей воздух движется в инерционных режимах (турбулентных), при которых силы вязкости не существенны. Зависимость Gв от ∆рв в инерционных режимах имеет степенной вид Gв = (1/Rв) ∆рв0,5 . Реально же в случае окон и дверей наблюдается переходный режим Gв = (1/R1) ∆pв n, где показатель степени n в СНиП 23-02-2003 условно принят равным 2/3 (0,66). Иными словами, при больших напорах ветра окна начинают «запираться» (также, например, как и дымовые трубы при большой скорости истечения дымовых газов), и всё большую роль начинает играть продуваемость стен (см. рис. 18).
Изучение таблицы 2 показывает, что обычные дощатые стены (без прослоек бумаги, пергамина или фольги), засыпанные стружкой (соломой, минеральной ватой, шлаком, керамзитом) с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 0,1 м² час Па/кг и менее никак не могут защитить от ветра. Даже при штиле при скоростях набегающих воздушных потоков 1 м/сек скорость продува через такие стены хоть и снижается до 0,1-1 см/сек, но тем не менее и это создаёт кратность воздухообмена в бане свыше 3-10 раз в час, что при слабой печи обуславливает полное выхолаживание бани. Кирпичные кладки в пустовку, дощатые стены в шпунт, плотные минерал- ватные плиты с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 2м² час Па/кг способны защитить от потоков ветра 1м/сек (в смысле предотвращения избыточной кратности воздухообмена в бане), но оказываются недостаточно герметичными для порывов ветра 10 м/сек. А вот строительные конструкции с сопротивлением возухопроницанию 20 м²час Па/кг и более уже вполне приемлемы для бань и с точки зрения воздухообмена, и с точки зрения конвективных теплопотерь, но тем не менее не гарантируют малости конвективного переноса водяных паров и увлажнения стен.
В связи с этим возникает необходимость сочетания материалов с разной степенью воздухопроницания. Суммарное сопротивление воздухопроницанию многослойной конструкции подсчитывается очень легко: суммированием сопротивлений воздухопроницанию всех слоев R = ΣRi . Действительно, если массовый поток воздуха через все слои один и тот же G = ∆pi /Ri , то сумма перепадов давления на каждом слое равна перепаду давления на всей многослойной конструкции в целом ∆р = Σpi = ΣGRi = GΣRi = GR . Именно поэтому понятие «сопротивление» очень удобно для анализа последовательных (в пространстве и во времени) явлений, не только в части воздухопроницания, но и теплопередачи и даже электропередачи в электрических сетях. Так, например, если легкопродуваемую прослойку стружек насыпать на строительный картон, то суммарное сопротивление воздухопроницанию такой конструкции 64 м² час Па/кг будет определяться исключительно сопротивлением воздухопроницанию строительного картона.
В то же время ясно, что если картон будет иметь щели в местах нахлеста или разрывы (проткнутые отверстия), то сопротивление воздухопроницанию резко уменьшится. Этот способ монтажа соответствует иному предельному способу взаимной укладки воздухопроницаемых слоев - уже не последовательному, а параллельному (рис. 19). В этом случае более удобными для расчетов являются коэффициенты воздухопроницаемости (1/Rв ). Так, воздухопроницаемость стены будет равна G = S0 G0 +S2 G2 +S12 G12 , где Si - относительные площади зон с разными воздухопроницаемостями, то есть G = { + {S2 /R2 ] + } ∆p. Видно, что если сопротивление воздухопроницанию R0 сквозного отверстия очень мало (близко к нулю), то суммарный поток воздуха будет очень велик даже при тщательной ветрозащите других участков, то при очень больших R2 , S2 и S12 . Однако воздух в сквозном отверстии движется вовсе не «свободно» (то есть не с бесконечно большой скоростью) из-за наличия гидродинамического и вязкостного сопротивлений отверстия, а также (что бывает чрезвычайно существенно) из-за конечной скорости фильтрации через противоположную стену 3. Чтобы образовать сильную струю через открытое приточное отверстие (сквозняк), необходимо сделать вытяжное отверстие и в противоположной стене.
 |
|
| Рис. 19. Сочетание ветрозащитного и теплоизоляционного материалов со сквозными отверстиями (продухами, окнами). 1 - ветрозащитный материал, 2 - теплозащитный материал, Vo - набегающий поток воздуха, «свободно» проходящий через сквозное отверстие, но замедленно фильтрующийся через зоны, прикрытые теплозащитным материалом G2 или одновременно ветрозащитным и теплозащитным материалами G12. Величина реального воздушного потока GB определяется также воздухопроницаемостью стены 3. |
В заключение отметим, что обычные деревенские бревенчатые стены бань, конопаченые мхом, имеют сопротивление воздухопроницанию на уровне (1-10) м²час Па/кг, причём воздух в основном просачивается через швы конопатки, а не через древесину. Воздухопроницаемость таких стен при перепаде давления ∆рв = 10 Па составляет (1-10) кг/м²час, а при порывах ветра 10 м/сек (∆рв =100) - до (10-100)кг/м²час. Это может превысить необходимый уровень вентиляции бань даже по санитарно-гигиеническим требованиям, соответствующим нахождению в бане большого количества людей. Во всяком случае такие стены имеют воздухопроницаемость, намного превышающую современный допустимый уровень по теплозащите СНиП 23-02-2003. Тщательная конопатка паклей (лучше с последующей пропиткой олифой), а также заделка швов современными эластичными силиконовыми герметиками может снизить воздухопроницаемость на порядок (в 10 раз). Значительно более эффективная ветрозащита стен может быть достигнута обивкой картоном (под вагонкой) или оштукатуриванием. Необходимый уровень воздухопроницаемости стен паровых бань в первую очередь определяется требованием осушения стен за счет консервирующей вентиляции.
Реальные окна и двери также могут внести значительный вклад в баланс воздухообмена. Ориентировочные величины воздухопроницаемости закрытых окон и дверей приведены в таблице 3.
Таблица 3: Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций заводского изготовления по СНиП 23-02-2003
Таблица 4: Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий (СП23-101-2000)
| Материал | Плотность, кг/м³ | Удельная теплоёмкость, кДж (кг град) | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м град) | Коэффициент теплоусвоения, Вт/(м² град) | Коэффициент паро-проницаемости, мг/(м часПа) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Воздух неподвижный | 1,3 | 1,0 | 0,024 | 0,05 | 1.01 | |
| Пенополистирол ПСБ | 150 | 1,34 | 0,05 | 0,89 | 0,05 | |
| 100 | 1,34 | 0,04 | 0,65 | 0,05 | ||
| 40 | 1,34 | 0,04 | 0,41 | 0,06 | ||
| Пенопласт ПХВ | 125 | 1,26 | 0,05 | 0,86 | 0,23 | |
| Пенополиуретан | 40 | 1,47 | 0,04 | 0,40 | 0,05 | |
| Плиты из резольно-формальдегидного пенопласта | 40 | 1,68 | 0,04 | 0,48 | 0,23 | |
| Вспененный каучук «Аэрофлекс» | 80 | 1,81 | 0,04 | 0,65 | 0,003 | |
| Пенополистирол экструзионный «Пеноплекс» | 35 | 1,65 | 0,03 | 0,36 | 0,018 | |
| Плиты минераловатные (мягкие, полужесткие, жесткие) | 350 | 0,84 | 0,09 | 1,46 | 0,38 | |
| 100 | 0,84 | 0,06 | 0,64 | 0,56 | ||
| 50 | 0,84 | 0,05 | 0,42 | 0,60 | ||
| Пеностекло | 400 | 0,84 | 0,12 | 1,76 | 0,02 | |
| 200 | 0,84 | 0,08 | 1,01 | 0,02 | ||
| Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные | 1000 | 2,3 | 0,23 | 6,75 | 0,12 | |
| 400 | 2,3 | 0,11 | 2,95 | 0,19 | ||
| 200 | 2,3 | 0,07 | 1,67 | 0,24 | ||
| Арболит | 800 | 2,3 | 0,24 | 6,17 | 0,11 | |
| 300 | 2,3 | 0,11 | 2,56 | 0,30 | ||
| Пакля | 150 | 2,3 | 0,06 | 1,30 | 0,49 | |
| Плиты из гипса | 1200 | 0,84 | 0,41 | 6,01 | 0,10 | |
| Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) | 800 | 0,84 | 0,19 | 3,34 | 0,07 | |
| Засыпка из керамзита | 800 | 0,84 | 0,21 | 3,36 | 0,21 | |
| 200 | 0,84 | 0,11 | 1,22 | 0,26 | ||
| Засыпка из доменного шлака | 800 | 0,84 | 0,21 | 3,36 | 0,21 | |
| Засыпка из перлита вспученного | 200 | 0,84 | 0,08 | 0,99 | 0,34 | |
| Засыпка из вермикулита вспученного | 200 | 0,84 | 0,09 | 1,08 | 0,23 | |
| Песок для строительных работ | 1600 | 0,84 | 0,47 | 6,95 | 0,17 | |
| Керамзитобетон | 1800 | 0,84 | 0,80 | 10,5 | 0,09 | |
| Пенобетон | 1000 | 0,84 | 0,41 | 6,13 | 0,11 | |
| 300 | 0,84 | 0,11 | 1,68 | 0,26 | ||
| Бетон на гравии из природного камня | 2400 | 0,84 | 1,74 | 16,8 | 0,03 | |
| Раствор цементно-песчаный (швы кладки, штукатурка) | 1800 | 0,84 | 0,76 | 9,6 | 0,09 | |
| Кладка из сплошного красного кирпича | 1800 | 0,88 | 0,70 | 9,2 | 0,11 | |
| Кладка из сплошного силикатного кирпича | 1800 | 0,88 | 0,76 | 9,77 | 0,11 | |
| Кладка из керамического пустотного кирпича | 1600 | 0,88 | 0,58 | 7,91 | 0,14 | |
| 1400 | 0,88 | 0,52 | 7,01 | 0,16 | ||
| 1200 | 0,88 | 0,47 | 6,16 | 0,17 | ||
| Сосна и ель | поперек волокон | 500 | 2,3 | 0,14 | 3,87 | 0,06 |
| вдоль волокон | 500 | 2,3 | 0,29 | 5,56 | 0,32 | |
| Фанера клееная | 600 | 2,3 | 0,15 | 4,22 | 0,02 | |
| Картон облицовочный | 1000 | 2,3 | 0,21 | 6,20 | 0,06 | |
| Картон строительный многослойный | 650 | 2,3 | 0,15 | 4,26 | 0,083 | |
| Гранит | 2800 | 0,88 | 3,49 | 25,0 | 0,008 | |
| Мрамор | 2800 | 0,88 | 2,91 | 22,9 | 0,008 | |
| Туф | 2000 | 0,88 | 0,93 | 11,7 | 0,075 | |
| Листы асбестоцементные плоские | 1800 | 0,84 | 0,47 | 7,55 | 0,03 | |
| Битумы нефтяные строительные | 1400 | 1,68 | 0,27 | 6,80 | 0,008 | |
| 1000 | 1,68 | 0,17 | 4,56 | 0,008 | ||
| Рубероид | 600 | 1,68 | 0,17 | 3,53 | - | |
| Линолеум поливинилхлоридный | 1800 | 1,47 | 0,38 | 8,56 | 0,002 | |
| Чугун | 7200 | 0,48 | 50 | 112,5 | 0 | |
| Сталь | 7850 | 0,48 | 58 | 126,5 | 0 | |
| Алюминий | 2600 | 0,84 | 221 | 187,6 | 0 | |
| Медь | 8500 | 0,42 | 407 | 326,0 | 0 | |
| Стекло оконное | 2500 | 0,84 | 0,76 | 10,8 | 0 | |
| Вода | 1000 | 4,2 | 0,59 | 13,5 | - | |
