Паропроницаемость, что же это за зверь?

Начнем с пива. Достав бутылку холодного пива из холодильника, через промежуток времени мы обнаружим на ней капельки влаги - конденсат. Конденсат выступает из-за того, что бутылка имеет меньшую температуру, чем окружающий воздух, в строительстве: «расчет на выпадение конденсата на поверхности ограждения», он же всеми любимый и часто употребляемый «точка росы» – метеорологический термин.
В воздухе содержится вода в виде пара, молекула пара находится в постоянном тепловом движении, внеся в этот воздух холодный предмет, молекула, соприкоснувшись с ним, приобретает температуру холодного предмета и не может продолжать тепловое движение, “прилипает” на нем в виде конденсата.
Один кубический метр воздуха при t=20 может содержать в себе max 17гр воды, при t=15 15 гр.воды , возьмем один куб воздуха t=20 содержащего в себе 17гр. воды и охладим до t=15, куда денутся 2гр воды - выпадут конденсатом.
В холодное время года ограждающая конструкция (стена, перекрытие, полы и т.д.) имеет температуру:
со стороны улицы отрицательную, но большую чем воздух улицы;
с внутренней положительную, но меньше чем внутренний воздух.
Вот здесь и срабатывает пример с холодным пивом, но, естественно, не в той степени, что мы наблюдаем с бутылкой. На поверхности ограждающей конструкции происходит конденсация воды – сорбция, если мы нагреем нашу конструкцию до t большей внутреннего воздуха, будет происходить высыхание - десорбция (летом).
Вернемся к сорбции, намочим угол ткани, и через промежуток времени будем наблюдать, что ткань намокла больше, чем мы намочили, с ограждающей конструкцией происходит все также, скорость намокания нашей конструкции характеризуется коэффициентом паропроницаемости материала, из которого построено здание.
И вот эта влага пропитывает конструкцию и начинает испаряться с поверхности (если внешний воздух содержит 100% влаги, испарение происходить не будет, куда же еще воздух и так насыщен до придела).
Рассмотрим конструкцию, состоящую из бруса - 150мм, пенополистирола - 50мм.
На внутренней поверхности бруса сорбируется пар воздуха, переходя в связанную воду и начинает пропитывать весь брус, равномерно распределяясь в его толще , пенополистирол намокает хуже, что будет препятствием (у него плохо с паропроницаемостью). Брус в своей толще имеет разную температуру и может так случиться, что в определенной его плоскости создаться такое условие, при котором влага находясь в связанном состоянии переходит в свободную и начинает выпадать в виде конденсата из- за низкой температуры в этой плоскости и ее количества («Расчет на выпадение конденсата в толще ограждения»). В данном примере у пенополистирола меньший коэффициент паропроницаемости, что будет препятствовать прохождению влаги. Избавиться от этого можно:
1) заменив пенополистирол на более паропроницаемый материал;
2) увеличив температуру в плоскости бруса, добавив еще пенополистирола, заодно увеличиться температура на внутренней поверхности, следовательно, уменьшится количество сорбируемой влаги;
3) избавившись от сорбции на внутренней поверхности, установив паранепроницаемый материал, например полиэтилен, можно и уменьшить это количество паропроницаемой мембраной
Из первого мы видим, что при добавлении ветрозащитной пленки, которая обладает сопротивлением паропроницаемости, мы сделаем только хуже (даже туалетная бумага обладает сопротивлением).
Во втором варианте мы идем на материальные затраты, которые могут компенсироваться уменьшением расхода топлива («Расчет на экономически целесообразное сопротивление теплопередаче ограждения»). Пенополистирол (с плотностью меньше 100кг на 1м³) в данном случае использовать нельзя, т.к. он попадает в зону резкого перепада температур, что уменьшает срок его службы до 10-20 лет.
В третьем варианте, добавив полиэтилен, мы сделаем дом более пожароопасным. С точки зрения теплотехники этот вариант самый оптимальный – со временем ограждающая конструкция будет все суше и суше, что увеличивает сопротивление теплопроводности и увеличивает срок службы.
Для конструкции еще делается расчет на допустимое накопление влаги. Суть его заключается в том, чтобы количество накопленной влаги за холодный период было меньше чем испаренной с поверхности ограждения.

 

Спасибо. на редкость внятное изложение полезной информации.Если бы изложили позицию по вентилируемым крышам сооружений с параметрами внутренних помещений :температура до 35 град.С, влажность до 100%, бесценная была-бы информация.

 

Под лучами солнца поверхность кровли нагревается до температуры превышающей температуру уличного воздуха, нагревая внутренние слои нашей конструкции. Уличный воздух попадая в вентилируемую воздушную прослойку начинает охлаждать прилежащие слои и нагретым выходит, при этом унося испарившуюся влагу из конструкции и излишки тепла.
При замкнутой воздушной прослойке либо ее отсутствии и непроницаемости многих кровельных материалов (металл) конструкция в период холодного времени года будет накапливать в себе влагу из помещения, увеличивая теплопроводность, а летом отдавать обратно.

 

В первом сообщении неверно изложен физико-химический мезанизм влагопереноса в стенах. Предлагаю фрагмент из книги "Автономные экологические дома"(Ю.Н. Лапин. – М.: Алгоритм, 2005 – 416 с.):
Влагоперенос в стенах и крыше

Человек ощущает влажность воздуха в основном кожей и слизистыми оболочками в отношении трудности или легкости испарения с них. Поэтому он реагирует на относительную влажность воздуха, означающую степень насыщенности воздуха парами воды сравнительно с максимально возможной при данной температуре. Абсолютная влажность воздуха (содержание воды в единице объема) быстро растет с температурой (зря на этом не акцентируют внимание в школьном курсе физики). Поэтому и возможен парадокс, когда зимой воздух в отапливаемых помещениях одновременно и суше и влажнее наружного. Суше, если судить по относительной влажности, влажнее – по абсолютной. Человеку внутренний воздух кажется сухим (допустим температура + 20о С, относительная влажность 50%), а наружный – влажным (температура – 5о С, влажность 100%). В то же время во внутреннем воздухе при этом будет содержаться 8.6 г/ м3 воды, а во внешнем всего - 4.85 г/ м3, т.е. почти вдвое меньше. Вещество же всегда стремится переместиться из того места, где его много (высокая концентрация) в то место где его меньше (низкая концентрация), т.е. происходит естественное выравнивание концентраций, что и называется диффузией. Этим и объясняется парадокс, состоящий в том, что зимой влага диффундирует сквозь поры стен изнутри наружу, из, казалось бы, сухого внутреннего воздуха во влажный наружный. В учебной строительной литературе подобные объяснения не приводятся, поэтому даже специалисты порой не могут внятно разъяснить, откуда и почему перемещается влага в наружных ограждающих конструкциях.
Здесь возможно возражение, состоящее в том, что воздух в холодный период почти всегда просачивается через стену в обратном направлении, следовательно, не даст влаге двигаться наружу. Действительно, теплый внутренний воздух по закону Архимеда вытесняется вверх, где и выходит через вентиляционные отверстия в районе крыши, а через щели и поры стен, замещая его, просачивается наружный, более холодный и тяжелый. Но остановить диффузию паров воды это не может, поскольку скорость диффундирующих в воздухе молекул воды, даже с учетом их взаимных столкновений, составляет порядка нескольких метров в секунду, скорость же просачивающегося навстречу наружного воздуха на два порядка ниже - не более сантиметров в секунду.
То, что внутренний воздух содержит больше влаги в абсолютном исчислении, чем наружный, объясняется тем, что бытовая жизнедеятельность людей сопровождается значительными влаговыделеиями. Испарением влаги сопровождается дыхание людей, животных и комнатных растений, приготовление пищи, стирка, сушка одежды, влажная уборка и т.д. При трехразовом приготовлении пищи испаряется приблизительно 1 кг. воды, мытье посуды добавляет 0.5 кг, дыхание 4 четырех человек - 5 кг./день. Остальное приходится на душ, принятие ванны, стирку и сушку белья, влажную уборку. По оценкам специалистов одна семья продуцирует 15 кг пара в сутки.
Просачиваясь по воздухосодержащим капиллярам в толщу стен, пары воды попадают в области с все более низкой температурой, которая в какой то момент может оказаться для них ниже тоски росы (максимально возможной 100% влажности при определенной температуре). В этот момент начинается конденсация, т.е. выпадение микроскопического тумана и дождя в порах материала стены. В этом и заключается механизм зимнего насыщения влагой стен и теплых крыш. Материалы стены, в том числе, утеплительные намокают. Мокрый же утеплитель подобен мокрой теплой одежде - греет хуже. В частности поэтому, строители предпочитают теплоизолирующие материалы с минимально возможным водопоглощением. Накопление воды в конструкциях может быть достаточно большим, так в неправильно сконструированных теплых крышах к весне могут намерзать большие линзы льда.
Под действием переменчивой зимней погоды накопившаяся в стенах вода может то замерзать, то оттаивать, соответственно то, расширяясь, то сжимаясь. В природе этот процесс известен как процесс выветривания, т.е. естественного разрушения горных пород. Также происходит постепенное разрушение и стен. Кроме того, во влажной стене поселяются грибки и плесень, усугубляя процессы деструкции материалов. Таким образом, из-за зимнего влагопереноса происходит своеобразное «отравление» материалов стен и теплых крыш водой.
Чтобы уменьшить намокание стен и крыши, строители обычно сразу за слоем внутренней отделки располагают пароизолирующий слой (который также оказывается и преградой и для воздуха), обычно в виде различных пленок или штукатурных слоев. Полностью перекрывать диффузию влаги в стену можно, но это не будет наилучшим решением, так как стены при этом потеряют способность «дышать», что ухудшит гигиену помещений. Поскольку в теплое полугодие стены сохнут, проектировщики обычно подбирают такое влагосопротивление внутреннего парозадерживающего слоя, чтобы стены не слишком намокали за зиму, а за лето успевали просохнуть. Кардинальным решением проблемы было бы создание пленок, которые обладали бы избирательным пропусканием: малым сопротивлением для воздуха и большим - для паров воды. Пока таких мембран нет.
Для уменьшения конденсации влаги в стене и сдвига области конденсации ближе к наружной поверхности, обычно располагают слой теплоизоляции снаружи от несущей стены или каркаса. При этом дополнительно улучшатся условия ее последующего испарения. Этому же служат и воздушный зазор между утеплителем и защитной наружной оболочкой в популярных сейчас стенах с вентилируемым фасадом. При прочих равных условиях, увеличивая теплоизоляцию, мы уменьшаем вероятность конденсации пара в стенах, так что острота этой проблемы в хорошо утепленных стенах снижается.
Потоки воздуха и влаги в стенах противонаправлены, поэтому диффузия влаги в стены ослабляется потоком внешнего инфильтрующегося воздуха. В крыше же оба этих потока имеют одинаковое направление, и воздушный поток усиливает диффузию паров. Кроме того, мансардные крыши, как правило, имеют менее плотную и более проницаемую для воздуха конструкцию. Поэтому опасность перенасыщения влагой материалов теплых крыш выше, чем стен и, следовательно, пароизоляция для них должна выполняться с особой тщательностью. Здесь можно пожертвовать дыханием (достаточно дышащих стен) и проложить пароизолирующую пленку. Если же этого не сделать, то к весне в слое утеплителя, по тому же механизму, что и в стенах, намерзнут линзы льда из сконденсировавшихся паров. Тая по весне, они создадут "дождик" в помещении, что является нередким явлением для обитателей некачественно сделанных мансардных помещений.

 

Расчетное массовое отношение влаги в материале: бетон - условие А 2% при плотности 2400кг/м³ = 48кг воды, условие Б 3% = 72кг, условие Б указывает на большее содержание влаги в воздухе. В одном м³ при t=20гр max содержание воды 17,3гр.
Интересно как автор книги объяснит лишние 24кг.

 

фу... осилил
можете продолжать..

 

Пористый материал приходит во влажностное равновесие с воздухом определенной относительной влажности. Процесс этот характеризуется изотермами сорбции – десорбции и более или менее изучен для разных материалов. Естественно с увеличением средней относительной влажности воздуха растет и влагосодержание материала. С абсолютным влагосодержанием воздуха при конкретной температуре это напрямую не связано. Так что непонятно, что объяснять.

 

Юрий большое спасибо за ответ, вы оказались правы на счет описания механизма переноса, при const количестве влаги в материале будет перенос влаги именно паром.

 

Прошу указать источник
Очень нужна информация по правильному выбору "слоёного пирога" перекрытий, стен и кровли, пожалуйста прошу ответить, Александр

 

Паропроницаемость дерева и пенополистирола, почтиравна. У дерева она составляет поперек волокон 0,06 мг/(м*ч*п), а у пенополистирола 0,05 мг/(м*ч*п). Потом при расчете утепления есть правило, что точка росы, должна быть в теле утеплителя.

Пенополистирол (с плотностью меньше 100кг на 1м³) в данном случае использовать нельзя, т.к. он попадает в зону резкого перепада температур, что уменьшает срок его службы до 10-20 лет.
А это, утверждение откуда? Оно чем то подтверждено? И где такую плотность вы видели у пенополистирола?

 

расчет сделан на основании снипа "строительная теплотехника"
при не правильном выборе напишет.

 

Первую строчку Вашу понял, вторую, нет!

 

Сайт путанный...
Хочу ответить одному человеку, а сообщение уходит вниз беседы ???
Отступление всем! Пример из жизни! На высказывание:
"Паропроницаемость дерева и пенополистирола, почтиравна. У дерева она составляет поперек волокон 0,06 мг/(м*ч*п), а у пенополистирола 0,05 мг/(м*ч*п). Потом при расчете утепления есть правило, что точка росы, должна быть в теле утеплителя."
У меня на собственной даче на пруду на пенополистирольном гранулированном листе 150мм смонтирован насос, которым я пользуюсь непрерывно и даже зимой уже 11 лет !!! И ничего с ППС не происходит, чуть на углах крошка посыпалась !!! Дерево в такой ситуации уже бы 10 раз затонуло!
Прошу прокомментировать! Теория теорией, а практика -?

 

Кто это написал?
К барьеру! К мозговому штурму!

 

если в ограждениии будет выпадать конденсат или будет недопустимое накопление влаги будет писаться, что данную конструкцию нельзя использовать