Паропроницаемость теплоизоляционных материалов. Паропроницаемость – типичные заблуждения. Разбираемся с коэффициентом

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.

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

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

Таблица паропроницаемости указывается на следующие показатели:

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

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

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

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

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

Таблица паропроницаемости материалов.

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

Таблица паропроницаемости материалов.

Материал	Коэффициент паропроницаемости, мг/(м*ч*Па)
Алюминий
Арболит, 300 кг/м3
Арболит, 600 кг/м3
Арболит, 800 кг/м3
Асфальтобетон
Вспененный синтетический каучук
Гипсокартон
Гранит, гнейс, базальт
ДСП и ДВП, 1000-800 кг/м3
ДСП и ДВП, 200 кг/м3
ДСП и ДВП, 400 кг/м3
ДСП и ДВП, 600 кг/м3
Дуб вдоль волокон
Дуб поперек волокон
Железобетон
Известняк, 1400 кг/м3
Известняк, 1600 кг/м3
Известняк, 1800 кг/м3
Известняк, 2000 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 200 кг/м3	0,26; 0,27 (СП)
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 250 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 300 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 350 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 400 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 450 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 500 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 600 кг/м3
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 800 кг/м3
Керамзитобетон, плотность 1000 кг/м3
Керамзитобетон, плотность 1800 кг/м3
Керамзитобетон, плотность 500 кг/м3
Керамзитобетон, плотность 800 кг/м3
Керамогранит
Кирпич глиняный, кладка
Кирпич керамический пустотелый (1000 кг/м3 брутто)
Кирпич керамический пустотелый (1400 кг/м3 брутто)
Кирпич, силикатный, кладка
Крупноформатный керамический блок (тёплая керамика)
Линолеум (ПВХ, т.е. ненатуральный)
Минвата, каменная, 140-175 кг/м3
Минвата, каменная, 180 кг/м3
Минвата, каменная, 25-50 кг/м3
Минвата, каменная, 40-60 кг/м3
Минвата, стеклянная, 17-15 кг/м3
Минвата, стеклянная, 20 кг/м3
Минвата, стеклянная, 35-30 кг/м3
Минвата, стеклянная, 60-45 кг/м3
Минвата, стеклянная, 85-75 кг/м3
ОСП (OSB-3, OSB-4)
Пенобетон и газобетон, плотность 1000 кг/м3
Пенобетон и газобетон, плотность 400 кг/м3
Пенобетон и газобетон, плотность 600 кг/м3
Пенобетон и газобетон, плотность 800 кг/м3
Пенополистирол (пенопласт), плита, плотность от 10 до 38 кг/м3
Пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS)	0,005 (СП); 0,013; 0,004
Пенополистирол, плита
Пенополиуретан, плотность 32 кг/м3
Пенополиуретан, плотность 40 кг/м3
Пенополиуретан, плотность 60 кг/м3
Пенополиуретан, плотность 80 кг/м3
Пеностекло блочное	0 (редко 0,02)
Пеностекло насыпное, плотность 200 кг/м3
Пеностекло насыпное, плотность 400 кг/м3
Плитка (кафель) керамическая глазурованная
Плитка клинкерная	низкая; 0,018
Плиты из гипса (гипсоплиты), 1100 кг/м3
Плиты из гипса (гипсоплиты), 1350 кг/м3
Плиты фибролитовые и арболит, 400 кг/м3
Плиты фибролитовые и арболит, 500-450 кг/м3
Полимочевина
Полиуретановая мастика
Полиэтилен
Раствор известково-песчаный с известью (или штукатурка)
Раствор цементно-песчано-известковый (или штукатурка)
Раствор цементно-песчаный (или штукатурка)
Рубероид, пергамин
Сосна, ель вдоль волокон
Сосна, ель поперек волокон
Фанера клееная
Эковата целлюлозная

Чтобы создать в доме благоприятный для проживания климат, нужно учитывать свойства используемых материалов.Особое внимание стоит уделить паропроницаемости. Этим термином называется способность материалов пропускать пары. Благодаря знаниям о паропроницаемости можно правильно подобрать материалы для создания дома.

Оборудование для определения степени проницаемости

Профессиональные строители имеют специализированное оборудование, которое позволяет точно определить паропроницаемость определенного строительного материала. Для вычисления описываемого параметра применяется следующее оборудование:

• весы, погрешность которых является минимальной;
• сосуды и чаши, необходимые для проведения опытов;
• инструменты, позволяющие точно определить толщину слоев строительных материалов.

Благодаря таким инструментам точно определяется описываемая характеристика. Но данные о результатах опытов занесены в таблицы, поэтому во время создания проекта дома не обязательно определять паропроницаемость материалов.

Что нужно знать

Многие знакомы с мнением, что «дышащие» стены полезны для проживающих в доме. Высокими показателями паропроницаемости обладают следующие материалы:

• дерево;
• керамзит;
• ячеистый бетон.

Стоит отметить, что стены, сделанные из кирпича или бетона, также обладают паропроницаемостью, но этот показатель является более низким. Во время скопления в доме пара он выводится не только через вытяжку и окна, но еще и через стены. Именно поэтому многие считают, что в строениях из бетона и кирпича дышится «тяжело».

Но стоит отметить, что в современных домах большая часть пара уходит через окна и вытяжку. При этом через стены уходит всего лишь около 5 процентов пара. Важно знать о том, что в ветреную погоду из строения, выполненного из дышащих стройматериалов, быстрее уходит тепло. Именно поэтому во время строительства дома следует учитывать и другие факторы, влияющие на сохранение микроклимата в помещении.

Стоит помнить, что чем выше коэффициент паропроницаемости, тем больше стены вмещают в себя влаги. Морозостойкость стройматериала с высокой степенью проницаемости является низкой. При намокании разных стройматериалов показатель паропроницаемости может увеличиваться до 5 раз. Именно поэтому необходимо грамотно производить закрепление пароизоляционных материалов.

Влияние паропроницаемости на другие характеристики

Стоит отметить, что, если во время строительства не был установлен утеплитель, при сильном морозе в ветреную погоду тепло из комнат будет уходить достаточно быстро. Именно поэтому необходимо грамотно производить утепление стен.

При этом долговечность стен с высокой проницаемостью является более низкой. Это связано с тем, что при попадании пара в стройматериал влага начинает застывать под воздействием низкой температуры. Это приводит к постепенному разрушению стен. Именно поэтому при выборе стройматериала с высокой степенью проницаемости необходимо грамотно установить пароизоляционный и теплоизоляционный слой. Чтобы узнать паропроницаемость материалов стоит использовать таблицу, в которой указаны все значения.

Паропроницаемость и утепление стен

Во время утепления дома необходимо соблюдать правило, согласно которому паропрозрачность слоев должна увеличиваться по направлению наружу. Благодаря этому зимой не будет происходить накопление воды в слоях, если конденсат станет накапливаться в точке росы.

Утеплять стоит изнутри, хотя многие строители рекомендуют закреплять тепло- и пароизоляцию снаружи. Это объясняется тем, что пар проникает из помещения и при утеплении стен изнутри влага не будет попадать в стройматериал. Часто для внутреннего утепления дома применяется экструдированный пенополистирол. Коэффициент паропроницаемости такого строительного материала является низким.

Еще одним способом утепления является разделение слоев при помощи пароизолятора. Также можно применить материал, который не пропускает пар. В пример можно привести утепление стен пеностеклом. Несмотря на то, что кирпич способен впитывать влагу, пеностекло препятствует проникновению пара. В таком случае кирпичная стена будет служить аккумулятором влаги и во время скачков уровня влажности станет регулятором внутреннего климата помещений.

Стоит помнить, что если утеплить стены неправильно, стройматериалы могут потерять свои свойства уже через небольшой отрезок времени. Именно поэтому важно знать не только о качествах используемых компонентов, но еще и о технологии их закрепления на стенах дома.

От чего зависит выбор утеплителя

Часто владельцы домов для утепления используют минеральную вату. Данный материал отличается высокой степенью проницаемости. По международным стандартам сопротивления паропроницаемости равен 1. Это означает, что минеральная вата в этом отношении практически не отличается от воздуха.

Именно об этом многие производители минеральной ваты упоминают достаточно часто. Часто можно встретить упоминание о том, что при утеплении кирпичной стены минеральной ватой ее проницаемость не снизится. Это действительно так. Но стоит отметить, что ни один материал, из которого изготавливаются стены, не способен выводить такое количество пара, чтобы в помещениях сохранялся нормальный уровень влажности. Также важно учитывать, что многие отделочные материалы, которые используются при оформлении стен в комнатах, могут полностью изолировать пространство, не пропуская пар наружу. Из-за этого паропроницаемость стены значительно уменьшается. Именно поэтому минеральная вата незначительно влияет на обмен паром.

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 мг/(м·ч·Па)
экструдированный пенополистирол
пенополиуретан
минеральная вата
железобетон, бетон
сосна или ель
керамзит
пенобетон, газобетон
гранит, мрамор
гипсокартон
дсп, осп, двп
пеностекло
рубероид
полиэтилен
линолеум

Таблица опровергает ошибочные представления о дышащих стенах. Количество пара, выходящего через стены, ничтожно мало. Основной пар выносится с потоками воздуха при проветривании или с помощью вентиляции.

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.