Коэффициент сопротивления паропроницаемости. Сопротивление паропроницанию материалов и тонких слоев пароизоляции

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.

Таблица паропроницаемости строительных материалов

Паропроницаемость материала выражена в его способности пропускать водяной пар. Данное свойство противостоять проникновению пара или позволять ему проходить сквозь материал определяется уровнем коэффициента паропроницаемости, который обозначается µ. Это значение, которое звучит как «мю», выступает в качестве относительной величины сопротивления переносу пара в сравнении с характеристиками сопротивления воздуха.

Существует таблица, которая отражает способность материала к паропереносу, ее можно увидеть на рис. 1. Таким образом, значение мю для минеральной ваты равно 1, это указывает на то, что она способна пропускать водяной пар так же хорошо, как и сам воздух. Тогда как это значение для газобетона равно 10, это означает, что он справляется с проведением пара в 10 раз хуже воздуха. Если показатель мю умножить на толщину слоя, выраженную в метрах, это позволит получить равную по уровню паропроницаемости толщину воздуха Sd (м).

Из таблицы видно, что для каждой позиции показатель паропроницаемости указан при разном состоянии. Если заглянуть в СНиП, то можно увидеть расчетные данные показателя мю при отношении влаги в теле материала, приравненном к нулю.

Рисунок 1. Таблица паропроницаемости стройматериалов

По этой причине при приобретении товаров, которые предполагается использовать в процессе дачного строительства, предпочтительнее брать в расчет международные стандарты ISO, так как они определяют показатель мю в сухом состоянии, при уровне влажности не более 70% и показателе влажности более 70%.

При выборе строительных материалов, которые лягут в основу многослойной конструкции, показатель мю слоев, находящихся изнутри, должен быть ниже, в противном случае со временем внутри расположенные слои станут намокать, вследствие этого они потеряют свои теплоизоляционные качества.

При создании ограждающих конструкций нужно позаботиться об их нормальном функционировании. Для этого следует придерживаться принципа, который гласит, что уровень мю материала, который расположен в наружном слое, должен в 5 раз или больше превышать упомянутый показатель материала, находящегося во внутреннем слое.

Механизм паропроницаемости

При условиях незначительной относительной влажности частички влаги, которые содержатся в атмосфере, проникают сквозь поры строительных материалов, оказываясь там в виде молекул пара. В момент увеличения уровня относительной влажности поры слоев накапливают воду, что становится причиной намокания и капиллярного подсоса.

В момент повышения уровня влажности слоя его показатель мю увеличивается, таким образом, уровень сопротивления паропроницаемости снижается.

Показатели паропроницаемости неувлажненных материалов применимы в условиях внутренних конструкций построек, которые имеют отопление. А вот уровни паропроницаемости увлажненных материалов применимы для любых конструкций построек, которые не отапливаются.

Уровни паропроницаемости, которые являются частью наших норм, не во всех случаях эквивалентны показателям, которые принадлежат к международным стандартам. Так, в отечественных СНиП уровень мю керамзито- и шлакобетона почти не отличается, тогда как по международным стандартам данные отличаются между собой в 5 раз. Уровни паропроницаемости ГКЛ и шлакобетона в отечественных нормах практически одинаковы, а в международных стандартах данные отличаются в 3 раза.

Существуют различные способы определения уровня паропроницаемости, что касается мембран, то можно выделить следующие способы:

1. Американский тест с установленной вертикально чашей.
2. Американский тест с перевернутой чашей.
3. Японский тест с вертикальной чашей.
4. Японский тест с перевернутой чашей и влагопоглотителем.
5. Американский тест с вертикальной чашей.

В японском тесте используется сухой влагопоглотитель, который расположен под тестируемым материалом. Во всех тестах используется уплотнительный элемент.

Паропроницаемость стен – избавляемся от вымыслов.

В данной статье мы постараемся дать ответ на следующие частые вопросы: что такое паропроницаемость и нужна ли пароизоляция при строительстве стен дома из пеноблоков или кирпича. Вот только несколько типичных вопросов, которые задают наши клиенты:

« Среди множества различных ответов на форумах прочитал я о возможности заполнения зазора между кладкой из поризованной керамики и облицовочным керамическим кирпичом обычным кладочным раствором. Не противоречит ли это правилу уменьшения паропроницаемости слоёв от внутренних к наружным, ведь паропроницаемость цементно-песчаного раствора более чем в 1,5 раза ниже, чем у керамики ? »

Или вот еще: « Здравствуйте. Имеется дом из газобетонных блоков, хотелось бы если не облицевать весь, то хотя бы украсить дом клинкерной плиткой, но в некоторых источниках пишут что нельзя прямо на стену - она должна дышать, как быть??? А то вот некоторые дают схему что можно...Вопрос: Как керамическая фасадная клинкерная плитка крепится к пеноблокам ?»

Для правильных ответов на такие вопросы нам необходимо разобраться в понятиях «Паропроницаемость» и «Сопротивление паропереносу».

Итак, паропроницаемость слоя материала - это способность пропускать или задерживать водяной пар в результате разности парциального давления водяного пара при одинаковом атмосферном давлении на обеих сторонах слоя материала, характеризуемая величиной коэффициента паропроницаемости или сопротивлением проницаемости при воздействии водяного пара. Единица измерения µ - расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции мг / (м час Па). Коэффициенты для различных материалов можно посмотреть в таблице в СНИП II-3-79.

Коэффициент сопротивления диффузии водяного пара – это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз чистый воздух более проницаем для пара, чем какой-либо материал. Сопротивление же диффузии определяют как произведение коэффициента диффузии материала на его толщину в метрах и имеет размерность в метрах. Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции, определяют по сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев. Но в пункте 6.4. СНИП II-3-79 указано: «Не требуется определять сопротивление паропроницанию следующих ограждающих конструкций: а) однородных (однослойных) наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом; б) двухслойных наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом, если внутренний слой стены имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м2 ч Па/мг.». Кроме того, в а в том же СНИПе говорится:

«Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек».

Так что же получается в случае многослойных конструкций? Для исключения накопления влаги в многослойной стене при движении пара изнутри помещения наружу каждый последующий слой должен обладать большей абсолютной паропроницаемостью, чем предыдущий. Именно абсолютной, т.е. суммарной, подсчитанной с учетом толщины определенного слоя. Поэтому говорить однозначно, что газобетон нельзя, к примеру, облицевать клинкерной плиткой, нельзя. В данном случае значение имеет толщина каждого слоя стеновой конструкции. Чем больше толщина, тем меньше абсолютная паропроницаемость. Чем выше значение произведения µ*d, тем менее паропроницаем соответствующий слой материала. Другими словами, для обеспечения паропроницаемости стеновой конструкции произведение µ*d должно увеличиваться от внешних (наружных) слоёв стены к внутренним.

К примеру, облицевать газосиликатные блоки толщиной 200 мм клинкерной плиткой толщиной 14 мм нельзя. При таком соотношении материалов и их толщин способность пропускать пары у отделочного материала будет на 70% меньше, чем у блоков. Если же толщина несущей стены будет 400 мм, а плитки по прежнему 14 мм, то ситуация будет противоположной и способность пропускать пары у плитки будет на 15% больше, чем у блоков.

Для грамотной оценки правильности устройства стеновой конструкции Вам понадобятся значения коэффициентов сопротивления диффузии µ, которые представлены в нижеследующей таблице:

Если для фасадной отделки используется керамическая плитка, то проблемы с паропроницаемостью не будет при любом разумном сочетании толщин каждого слоя стены. Коэффициент сопротивления диффузии µ у керамической плитки будет в диапазоне 9-12, что на порядок меньше, чем у клинкерной плитки. Для возникновения проблемы с паропроницаемостью стены облицованной керамической плиткой толщиной 20 мм, толщина несущей стены из газосиликатных блоков плотностью D500 должна быть менее 60 мм, что противоречит СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции" п.7.11 таблица №28, который устанавливает минимальную толщину несущей стены 250 мм.

Аналогичным образом решается вопрос о заполнении зазоров между различными слоями кладочных материалов. Для этого достаточно рассмотреть данную конструкцию стены, чтобы определит сопротивление паропереносу каждого слоя, включая и заполненный промежуток. Действительно, в многослойной конструкции стены каждый последующий слой по направлению из помещения на улицу должен быть более паропроницаем, чем предыдущий. Рассчитаем значение сопротивления диффузии водяного пара для каждого слоя стены. Это значение определяется по формуле: произведение толщины слоя d на коэффициент сопротивления диффузии µ. Например, 1-й слой - керамический блок. Для него выбираем значение коэффициента сопротивления диффузии 5, используя таблицу, приведенную выше. Произведение d х µ = 0,38 х 5= 1,9. 2-й слой - обычный кладочный раствор - имеет коэффициент сопротивления диффузии µ = 100. Произведение d х µ =0,01 х 100 = 1. Таким образом, второй слой - обычный кладочный раствор - имеет значение сопротивления диффузии меньше, чем первый, и не является паробарьером.

Учитывая вышесказанное давайте разберем предполагаемые варианты конструкции стен:

1. Несущая стена из KERAKAM Superthermo c облицовкой пустотелым клинкерным кирпичом FELDHAUS KLINKER.

Для упрощения расчетов примем, что произведение коэффициента сопротивления диффузии µ на толщину слоя материала d равно значению М. Тогда, М супертермо=0,38*6=2,28 метра, а М клинкера(пустотелый, формата NF)=0,115*70=8,05 метра. Поэтому при применении клинкерного кирпича необходим вентиляционный зазор:

Существует легенда о «дышащей стене», и сказания о «здоровом дыхании шлакоблока, которое создает неповторимую атмосферу в доме». На самом деле паропроницаемость стены не большая, количество пара проходящего через нее незначительно, и гораздо меньше, чем количество пара переносимое воздухом, при его обмене в помещении.

Паропроницаемость — один из важнейших параметров, используемых при расчете утепления. Можно сказать, что паропроницаемость материалов определяет всю конструкцию утепления.

Что такое паропроницаемость

Движение пара через стену происходит при разности парциального давления по сторонам стены (различная влажность). При этом разности атмосферного давления может и не быть.

Паропроницаемость — способность материла пропускать через себя пар. По отечественной классификации определяется коэффициентом паропроницаемости m, мг/(м*час*Па).

Сопротивляемость слоя материала будет зависеть от его толщины.
Определяется путем деления толщины на коэффициент паропроницаемости. Измеряется в (м кв.*час*Па)/мг.

Например, коэффициент паропроницаемости кирпичной кладки принят как 0,11 мг/(м*час*Па). При толщине кирпичной стены равной 0,36 м, ее сопротивление движению пара составит 0,36/0,11=3,3 (м кв.*час*Па)/мг.

Какая паропроницаемость у строительных материалов

Ниже приведены значения коэффициента паропроницаемости для нескольких строительных материалов (согласно нормативного документа), которые наиболее широко используются, мг/(м*час*Па).
Битум 0,008
Тяжелый бетон 0,03
Автоклавный газобетон 0,12
Керамзитобетон 0,075 — 0,09
Шлакобетон 0,075 — 0,14
Обожженная глина (кирпич) 0,11 — 0,15 (в виде кладки на цементном растворе)
Известковый раствор 0,12
Гипсокартон, гипс 0,075
Цементно-песчаная штукатурка 0,09
Известняк (в зависимости от плотности) 0,06 — 0,11
Металлы 0
ДСП 0,12 0,24
Линолеум 0,002
Пенопласт 0,05-0,23
Полиурентан твердый, полиуретановая пена
0,05
Минеральная вата 0,3-0,6
Пеностекло 0,02 -0,03
Вермикулит 0,23 — 0,3
Керамзит 0,21-0,26
Дерево поперек волокон 0,06
Дерево вдоль волокон 0,32
Кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементном растворе 0,11

Данные по паропроницанию слоев обязательно нужно учитывать при проектировании любого утепления.

Как конструировать утепление — по пароизоляционным качествам

Основное правило утепления — паропрозрачность слоев должна увеличиваться по направлению наружу. Тогда в холодное время года, с большей вероятностью, не произойдет накопление воды в слоях, когда конденсация будет происходить в точке росы.

Базовый принцип помогает определиться в любых случаях. Даже когда все «перевернуто вверх ногами» – утепляют изнутри, несмотря на настойчивые рекомендации делать утепление только снаружи.

Чтобы не произошло катастрофы с намоканием стен, достаточно вспомнить о том, что внутренний слой должен наиболее упорно сопротивляться пару, и исходя из этого для внутреннего утепления применить экструдированный пенополистирол толстым слоем — материал с очень низкой паропроницаемостью.

Или же не забыть для очень «дышащего» газобетона снаружи применить еще более «воздушную» минеральную вату.

Разделение слоев пароизолятором

Другой вариант применения принципа паропрозрачности материалов в многослойной конструкции — разделение наиболее значимых слоев пароизолятором. Или применение значимого слоя, который является абсолютным пароизолятором.

Например, — утепление кирпичной стены пеностеклом. Казалось бы, это противоречит вышеуказанному принципу, ведь возможно накопление влаги в кирпиче?

Но этого не происходит, из-за того, что полностью прерывается направленное движение пара (при минусовых температурах из помещения наружу). Ведь пеностекло полный пароизолятор или близко к этому.

Поэтому, в данном случае кирпич войдет в равновесное состояние с внутренней атмосферой дома, и будет служить аккумулятором влажности при резких ее скачках внутри помещения, делая внутренний климат приятнее.

Принципом разделении слоев пользуются и применяя минеральную вату — утеплитель особо опасный по влагонакоплению. Например, в трехслойной конструкции, когда минеральная вата находится внутри стены без вентиляции, рекомендуется под вату положить паробарьер, и оставить ее, таким образом, в наружной атмосфере.

Международная классификация пароизоляционных качеств материалов

Международная классификация материалов по пароизоляционным свойствам отличается от отечественной.

Согласно международному стандарту ISO/FDIS 10456:2007(E) материалы характеризуются коэффициентом сопротивляемости движению пара. Этот коэффициент указывает во сколько раз больше материал сопротивляется движению пара по сравнению с воздухом. Т.е. у воздуха коэффициент сопротивляемости движению пара равен 1, а у экструдированного пенополистирола уже 150, т.е. пенополистирол в 150 раз пропускает пар хуже чем воздух.

Также в международных стандартах принято определять паропроницаемость для сухих и увлажненных материалов. Границей между понятиями «сухой» и «увлажненный» выбрана внутренняя влажность материала в 70%.
Ниже приведены значения коэффициента сопротивляемости движению пара для различных материалов согласно международным стандартам.

Коэффициент сопротивляемости движению пара

Сначала приведены данные для сухого материала, а через запятую для увлажненного (более 70% влажности).
Воздух 1, 1
Битум 50 000, 50 000
Пластики, резина, силикон — >5 000, >5 000
Тяжелый бетон 130, 80
Бетон средней плотности 100, 60
Полистирол бетон 120, 60
Автоклавный газобетон 10, 6
Легкий бетон 15, 10
Искусственный камень 150, 120
Керамзитобетон 6-8, 4
Шлакобетон 30, 20
Обожженная глина (кирпич) 16, 10
Известковый раствор 20, 10
Гипсокартон, гипс 10, 4
Гипсовая штукатурка 10, 6
Цементно-песчаная штукатурка 10, 6
Глина, песок, гравий 50, 50
Песчаник 40, 30
Известняк (в зависимости от плотности) 30-250, 20-200
Керамическая плитка?, ?
Металлы?, ?
OSB-2 (DIN 52612) 50, 30
OSB-3 (DIN 52612) 107, 64
OSB-4 (DIN 52612) 300, 135
ДСП 50, 10-20
Линолеум 1000, 800
Подложка под ламинат пластик 10 000, 10 000
Подложка под ламинат пробка 20, 10
Пенопласт 60, 60
ЭППС 150, 150
Полиурентан твердый, полиуретановая пена 50, 50
Минеральная вата 1, 1
Пеностекло?, ?
Перлитовые панели 5, 5
Перлит 2, 2
Вермикулит 3, 2
Эковата 2, 2
Керамзит 2, 2
Дерево поперек волокон 50-200, 20-50

Нужно заметить, что данные по сопротивляемости движению пара у нас и «там» весьма различаются. Например, пеностекло у нас нормируется, а международный стандарт говорит, что оно является абсолютным пароизолятором.

Откуда возникла легенда о дышащей стене

Очень много компаний выпускает минеральную вату. Это самый паропроницаемый утеплитель. По международным стандартам ее коэффициент сопротивления паропроницаемости (не путать с отечественным коэффициентом паропроницаемости) равен 1,0. Т.е. фактически минеральная вата не отличается в этом отношении от воздуха.

Действительно, это «дышащий» утеплитель. Что бы продать минеральной ваты как можно больше, нужна красивая сказка. Например, о том, что если утеплить кирпичную стену снаружи минеральной ватой, то она ничего не потеряет в плане паропроницания. И это абсолютная правда!

Коварная ложь скрывается в том, что через кирпичные стены толщиной в 36 сантиметров, при разности влажностей в 20% (на улице 50%, в доме — 70%) за сутки из дома выйдет примерно около литра воды. В то время как с обменом воздуха, должно выйти примерно в 10 раз больше, что бы влажность в доме не наращивалась.

А если стена снаружи или изнутри будет изолирована, например слоем краски, виниловыми обоями, плотной цементной штукатуркой, (что в общем-то «самое обычное дело»), то паропроницаемость стены уменьшиться в разы, а при полной изоляции — в десятки и сотни раз.

Поэтому всегда кирпичной стене и домочадцам будет абсолютно одинаково, — накрыт ли дом минеральной ватой с «бушующим дыханием», или же «уныло-сопящим» пенопластом.

Принимая решения по утеплению домов и квартир, стоит исходить из основного принципа — наружный слой должен быть более паропроницаем, желательно в разы.

Если же это выдерживать почему-либо не возможно, то можно разделить слои сплошной пароизоляцией, (применить полностью паронепроницаемый слой) и прекратить движение пара в конструкции, что приведет к состоянию динамического равновесия слоев со средой в которой они будут находиться.

Всем известно, что комфортный температурный режим, и, соответственно, благоприятный микроклимат в доме обеспечивается во многом благодаря качественной теплоизоляции. В последнее время ведется очень много споров о том, какой должна быть идеальная теплоизоляция и какими характеристиками она должна обладать.

Существует ряд свойств теплоизоляции, важность которых не вызывает сомнения: это теплопроводность, прочность и экологичность. Совершенно очевидно, что эффективная теплоизоляция должна обладать низким коэффициентом теплопроводности, быть прочной и долговечной, не содержать веществ, вредных для человека и окружающей среды.

Однако есть одно свойство теплоизоляции, которое вызывает массу вопросов – это паропроницаемость. Должен ли утеплитель пропускать водяной пар? Низкая паропроницаемость – достоинство это или недостаток?

Аргументы «за» и «против»

Сторонники ватных утеплителей уверяют, что высокая паропропускная способность – это несомненный плюс, паропроницаемый утеплитель позволит стенам вашего дома «дышать», что создаст благоприятный микроклимат в помещении даже при отсутствии какой-либо дополнительной системы вентиляции.

Адепты же пеноплэкса и его аналогов заявляют: утеплитель должен работать как термос, а не как дырявый «ватник». В свою защиту они приводят следующие аргументы:

1. Стены – это вовсе не «органы дыхания» дома. Они выполняют совершенно иную функцию – защищают дом от воздействия окружающей среды. Органами дыхания для дома является вентиляционная система, а также, частично, окна и дверные проемы.

Во многих странах Европы приточно-вытяжная вентиляция устанавливается в обязательном порядке в любом жилом помещении и воспринимается такой же нормой, как и централизованная система отопления в нашей стране.

2. Проникновение водяного пара сквозь стены является естественным физическим процессом. Но при этом количество этого проникающего пара в жилом помещении с обычным режимом эксплуатации настолько мало, что его можно не брать в расчет (от 0,2 до 3%* в зависимости от наличия/отсутствия системы вентиляции и её эффективности).

* Погожельски Й.А, Каспэркевич К. Тепловая защита многопанельных домов и экономия энергии, плановая тема NF-34/00, (машинопись), библиотека ITB.

Таким образом, мы видим, что высокая паропроницаемость не может выступать в качестве культивируемого преимущества при выборе теплоизоляционного материала. Теперь попробуем выяснить, может ли данное свойство считаться недостатком?

Чем опасна высокая паропроницаемость утеплителя?

В зимнее время годы, при минусовой температуре за пределами дома, точка росы (условия, при которых водяной пар достигает насыщения и конденсируется) должна находиться в утеплителе (в качестве примера взят экструдированный пенополистирол).

Рис.1 Точка росы в плитах ЭППС в домах с облицовкой по утеплителю

Рис.2 Точка росы в плитах ЭППС в домах каркасного типа

Получается, что если теплоизоляция имеет высокую паропроницаемость, то в ней может скапливаться конденсат. Теперь выясним, чем же опасен конденсат в утеплителе?

Во-первых, при образовании в утеплителе конденсата он становится влажным. Соответственно, снижаются его теплоизоляционные характеристики и, наоборот, увеличивается теплопроводность. Таким образом, утеплитель начинает выполнять противоположную функцию – выводить тепло из помещения.

Известный в области теплофизики эксперт, д.т.н., профессор, К.Ф. Фокин заключает: «Гигиенисты рассматривают воздухопроницаемость ограждений как положительное качество, обеспечивающее естественную вентиляцию помещений. Но с теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждений скорее отрицательное качество, так как в зимнее время инфильтрация (движение воздуха изнутри-наружу) вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация (движение воздуха снаружи-вовнутрь) может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме наружных ограждений, способствуя конденсации влаги».

Кроме того в СП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» раздел №8 указано, что воздухопроницаемость ограждающих конструкций для жилых зданий должна быть не более 0,5 кг/(м²∙ч).

Во-вторых , вследствие намокания теплоизолятор утяжеляется. Если мы имеем дело с ватным утеплителем, то он проседает, и образуются мостики холода. К тому же возрастает нагрузка на несущие конструкции. Через несколько циклов: мороз – оттепель такой утеплитель начинает разрушаться. Чтобы защитить влагопроницаемый утеплитель от намокания его прикрывают специальными пленками. Возникает парадокс: утеплитель дышит, но ему требуется защита полиэтиленом, либо специальной мембраной, которая сводит на нет все его «дыхание».

Ни полиэтилен, ни мембрана не пропускают молекулы воды в утеплитель. Из школьного курса физики известно, что молекулы воздуха (азот, кислород, углекислый газ) размером больше, чем молекула воды. Соответственно, воздух также не способен проходить через подобные защитные пленки. В итоге мы получаем помещение с дышащим утеплителем, но покрытое воздухонепроницаемой пленкой – своеобразную теплицу из полиэтилена.