ПАРОПРОНИКНІСТЬ

Мабуть, всі неодноразово чули про паропроникність та «дихаючі стіни». Чому це питання стало актуальним останнім часом та як в ньому розібратися?

Актуальним питання стало через те, що ніщо не стоїть на місці, прогрес заставляє рухатись вперед. Зокрема, це стосується, в першу чергу, сфери енергозбереження та будівництва. Всі розвинені держави поступово  підіймають норми значення опору теплопередачі огороджуючих конструкцій, а це стіни, підлога та перекриття. В Україні таким документом є ДБН В 2.6-31:2016 (остання редакція) Конструкції будинків та споруд. Теплова ізоляція будівель. Відповідно, щоб виконати вимоги даних норм, архітекторам та конструкторам при проектуванні потрібно або збільшувати товщину стін та перекриттів, або використовувати інші матеріали чи проектувати багатошарові оболонки, що є найоптимальнішим варіантом. Товста стіна чи перекриття з конструкційного матеріалу буде мати велику вагу, це економічно невигідно. Уявіть собі цегляну кладку завтовшки півтора метри! Енергоефективні матеріали, як газобетон чи керамічний поризований блок, його ще називають просто – керамоблок, мають низьку марку на стиск, що звужує спектр їхнього використання. Але навіть газобетон марки D400 чи керамічний поризований блок товщиною 375мм, все одно потребують додаткового утеплення та захисту. Тому повсюдно стали застосовувати багатошарову стінову конструкцію, яка комбінує в своєму складі як конструкційні так і теплоізоляційні матеріали. Для утеплення використовують системи мокрого фасаду, системи на основі теплоізоляційних сумішей чи системи вентильованого фасаду. Такі способи утеплення характеризуються великою кількістю шарів в своєму складі. І тут постає питання як їх правильно розмістити? Кожен теплоізоляційний матеріал характеризується своєю теплопровідністю та паропроникністю. Ці два показники взаємопов’язані між собою через влогість. І не дивно, адже коефіцієнт теплопровідності λ, що вимірюється у Вт/мК, в тій чи іншій мірі залежить від вологості самого матеріалу.  Для різних матеріалів цей вплив різний. У води в рідкому стані коефіцієнт теплопровідності  становить 0,603 Вт/мК, що більш як в десять разів вище, ніж у всіх утеплювачах. Тепер  логічно зробити висновок, що 1% цієї самої вологи, збільшує теплопровідність теплоізоляційного матеріалу на 10%!!!  Особливо це важливо для такого енергоефективного матеріалу, як газобетон, тому що при підвищеній вологості він не тільки втрачає свої теплоізоляційні властивості, а й знижується його міцність, а отже і термін ефективної експлуатації. Київською лабораторією ДП НДІБК проведені експериментальні дослідження вологісного режиму газобетонних зовнішніх стін з фасадною теплоізоляцією. І результат для стіни утепленої пінополістирольними плитами був не втішний. Результати випробувань розміщені на сторінці Всеукраїнської Асоціації Виробників Автоклавного Газобетону(ВААГ). Чому так ? Все діло, саме в паропроникності матеріалів. Не дарма, соновна вимога вищезазначеного ДБН В 2.6-31: 

«При проектуванні теплоізоляційної оболонки будинку на основі багатошарових конструкцій треба розташовувати з внутрішньої сторони конструкцій шари з матеріалів, що мають більш високу теплопровідність, теплоємність та опір паропроникненню.» 

 

Звідси випливає – паропроникність матеріалів з середини приміщення на зовні має збільшуватись.

 Як  волога потрапляє в стіни будинку?

 Відносна вологість чи то в приміщенні, чи то в самій стіні або ж на вулиці вимірюється у відсотках. Позначимо її буквою ψ. Точка роси це відносна вологість ψ=100%, тобто це такі умови за яких концентрація водяних парів в повітрі досягла точки насичення та  розпочався процес конденсації у рідину. Концентрація водяних парів вимірюється їх парціальним тиском е, Па,  а концентрація насиченого водяного пару позначається як Е, Па і залежить від температури навколишнього середовища. В такому випадку відносна вологість визначається як:

Ψ=е/Е*100%

Коли кажуть що відносна вологість в кімнаті 55%, а на вулиці 75%, то потрібно також враховувати, що температура в приміщенні +20°С, а на вулиці -3°С і це аж ніяк не значить, що концентрація молекул Н2О буде меншою в середині будинку. Аналізуючи наведену таблицю, можна визначити, що при +20°С та відносній вологості 55% в приміщенні (нормальний вологісний режим), парціальний тиск водяної пари (абсолютна вологість) e буде становити 1286 Па, а при -3°С та відносній вологості 75% на вулиці, парціальний тиск водяної пари (абсолютна вологість) e буде становити 367 Па. Абсолютна вологість в жилому приміщенні в холодні періоди року буде завжди більшою чим на вулиці. Волога в будинку постійно виділяється в наслідок життєдіяльності людини через дихання, приготування їжі, прийнятті ванни і тому подібне, а потік цієї вологи завжди напрямлений в сторону вирівнювання концентрацій, тобто назовні. Якщо не передбачити ефективну вентиляцію в приміщенні, пари вологи можуть виходити з приміщення через різні шпарини, це називаються інфільтрація або ж осідати в стіновій конструкції чи перекритті.

 Що таке паропроникність та в чому вона вимірюється?

 Паропроникність матеріалу – це здатність проводити через свою товщину пари вологи. Хоча, фізичний сенс цього поняття одинаковий для всіх матеріалів, проте коефіцієнти та способи вимірювання можуть відрізнятися. Щоб виміряти коефіцієнт паропроникності, зразок встановлюють у випробувальну посудину, в якій знаходиться вологопоглинач (сухий метод) або насичений водний розчин солі (мокрий метод). Потім випробувальну посудину з зразком встановлюють у випробувальну камеру, в якій можна встановлювати необхідні значення температури і відносної вологості повітря. При різниці парціальних тисків водяної пари у випробувальній посудині і випробувальній камері виникає потік водяної пари, який проходить крізь випробуваний зразок. Для визначення щільності потоку водяної пари в стаціонарних умовах, посудину з випробуваним зразком періодично зважують. Коли цей потік стабілізується, отримують величину g, кг/м2*с - густину потоку водяного пару. Виходячи з цього показника та різниці парціальних тисків, можна отримати значення коефіцієнту паропроникності, його ще називать просто паропроникністю матеріалу.

Насьогоднішній день вітчизняні будівельні норми регламентують, що коефіцієнт паропроникності µ, мг/м*год*Па- це фізичний параметр, що визначає кількість вологи, яка передається у вигляді пари через одиницю площі (м2) шару матеріалу за одиницю часу (год) при стаціонарному градієнті перепаду парціальних тисків водяної пари (1 Па/м).  Значення цього коефіцієнту можна знайти в ДБН В 2.6-31:2006 ДОДАТОК Л


З кожним днем на нашому ринку зявляється все більше імпортних матеріалів, а виробники в технічних характеристиках вказують паропроникність в невідомих нам до цього часу величинах. Часто зустрічаємо коефіцієнт паро проникності в безрозмірній величині, в метрах, в грамах/м2*год чи інше. Як в них розібратись? Весь секрет криється в тому, що в з 1987р діяв стандарт на визначення паропроникності теплоізоляційних матеріалів DIN 52615 , який був замінений на діючий по сьогоднішній день EN ISO 12572.  

Відповідно цього стандарту порівняльний коефіцієнт паропроникнення, позначимо його як µEN, визначається як відношення паропроникності повітря µП до паропроникності матреріалу µ та має безрозмірну величину.

 

µEN= µП

Паропроникність матеріалу визначає скільки мг водяної пари може пройти через 1м2 площі зразка товщиною 1м при різниці парціальних тисків 1Па за одну годину. Тому коефіцієнт опору паропроникнення   µEN визначає на скільки менше парів вологи пройде через певний матеріал в порівнянні з нерухомим шаром повітря площею 1м2 та товщиною 1м.

Паропроникність повітря можемо визначити з графіку залежності від тиску при температурі 23°С.


Визначення порівняльного коефіцієнта паро проникності проводяться при температурі зовнішнього повітря 23°С та відносній вологості  50%(сухі умови А) і 85%(вологі умови В). Перевести кг/м*с*Па в звичні мг/м*год*Па можемо помноживши величину з графіка на 3,6*109. Прийнято рахувати, що µП=0,625 мг/м*год*Па.

Стандарт EN ISO 10456-2007 наводить значення цього коефіцієнта для сухих та вологих умов:

Дуже часто порівняльний коефіцієнт паропроникнення µEN плутають з опором паропроникнення Z,  (м2 × с × Па)/кг та його оберненою величиною коефіцієнтом опору паропроникнення W, кг/(м2 × с × Па).

Z=1/W

Ці дві величини зустрічаються значно рідше та відносяться до конкретної товщини матеріалу d. Знаючи величину коефіцієнта опору паропроникнення  W, кг/(м2 × с × Па) та товщину матеріалу можемо визначити його паропроникність:

µ=W·d, кг/(м·год·Па)

 

Дуже часто в технічних описах матеріалів, особливо це стосується фінішних покриттів та фарб, можна зустріти величину, яка вимірюється в метрах. Цей показник називається еквівалентом опрору дифузії водяних парів sd, м.

sd= µEN·d

Ця величина також відноситься до конкретної товщини матеріалу. Sd вказує необхідну товщину шару нерухомого повітря, що має опір паропроникнення, еквівалентний опору паропроникнення зразка товщиною d. Наприклад, теплоізоляційна суміш Тепловер Light
має коефіцієнт паропроникнення  µ=0,22 мг/м·год·Па та товщину 10см. Тоді:

sd= µEN·d=П/µ)*d=(0,625/0,22)*0,1=0,284м

Для супердифузійних мембран часто використовують величину густини потоку водяного пару g, г/м2*24год. Цей показник показує скільки конкретна мембрана може пропустити водяних парів по масі через 1м2 площі за 24 год . Для того щоб отримати звичну величину в кг/м2*с потрібно помножити на 8,64·10-6. Супердифузійні мембрани з показником >1000г/м2*24год вважаються високопаропроникними та можуть використовуватися в якості гідроізоляційного чи вітрозахисного шару в при утепленні перекриттів чи горищ мінеральною ватою або перлітом.