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:
- 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.
- 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.
- Тепловое усвоение - это ограждающее конструкционное выравнивание при температурных колебаниях. Иными словами, тепловое усвоение - это степень поглощения поверхностями стен влаги.
- 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.
|
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 |
Паропроницаемость - способность материала пропускать или задерживать пар в результате разности парциального давления водяного пара при одинаковом атмосферном давлении по обеим сторонам материала. Паропроницаемость характеризуется величиной коэффициента паропроницаемости или величиной коэффициента сопротивления проницаемости при воздействии водяного пара. Коэффициент паропроницаемости измеряется в мг/(м·ч·Па).
В воздухе всегда содержится какое-то количество водяного пара, причем в теплом всегда больше, чем в холодном. При температуре внутреннего воздуха 20 °С и относительной влажности 55% в воздухе содержится 8 г водяных паров на 1 кг сухого воздуха, которые создают парциальное давление 1238 Па. При температуре –10°С и относительной влажности 83% в воздухе содержится около 1 г пара на 1 кг сухого воздуха, создающего парциальное давление 216 Па. Из-за разницы парциальных давлений между внутренним и наружным воздухом через стену происходит постоянная диффузия водяных паров из теплого помещения наружу. В результате в реальных условиях эксплуатации материал в конструкциях находится в несколько увлажненном состоянии. Степень увлажнения материала зависит от температурно-влажностных условий снаружи и внутри ограждения. Изменение коэффициента теплопроводности материала в эксплуатируемых конструкциях учитывается коэффициентами теплопроводности λ(A) и λ(Б), которые зависят от зоны влажности местного климата и влажностного режима помещения.
В результате диффузии водяных паров в толще конструкции происходит движение влажного воздуха из внутренних помещений. Проходя через паропроницаемые конструкции ограждения, влага испаряется наружу. Но если у наружной поверхности стены расположен слой материала, не пропускающий или плохо пропускающий водяные пары, то влага начинает скапливаться у границы паронепроницаемого слоя, вызывая отсыревание конструкции. В результате теплозащита влажной конструкции резко понижается, и она начинает промерзать. в данном случае возникает необходимость установки пароизоляционного слоя с теплой стороны конструкции.
Вроде бы всё относительно просто, но про паропроницаемость зачастую вспоминают только в контексте "дышащести" стен. Однако, это краеугольный камень в выборе утеплителя! К нему нужно подходить очень и очень осторожно! Нередки случаи, когда домовладелец утепляет дом, исходя лишь из показателя теплосопротивления, например, деревянный дом пенопластом. В результате получает загнивающие стены, плесень по всем углам и винит в этом "неэкологичный" утеплитель. Что касается пенопласта, то из за своей малой паропроницаемости его нужно использовать с умом и очень хорошо подумать, подходит ли он вам. Именно по этому показателю зачастую ватные или любые другие пористые утеплители подходят лучше для утепления стен снаружи. Кроме того, с ватными утеплителями сложнее ошибиться. Однако, бетонные или кирпичные дома можно без опасений утеплять и пенопластом - в этом случае пенопласт "дышит" лучше, чем стена!
В таблице ниже приведены материалы из списка ТКП, показатель паропроницаемости - последний столбец μ.
Как понять, что такое паропроницаемость, и зачем она нужна. Многие слышали, а некоторые и активно употребляют термин "дышашие стены" - так вот, "дышашими" такие стены называют потому, что они способны пропускать воздух и водяной пар через себя. Некоторые материалы (например, керамзит, дерево, все ватные утеплители) хорошо пропускают пар, а некоторые очень плохо (кирпич, пенопласты, бетон). Выдыхаемый человеком, выделяемый при приготовлении пищи или принятии ванной пар, если в доме нет вытяжки, создаёт повышенную влажность. Признаком этого является появление конденсата на окнах или на трубах с холодной водой. Считается, что если стена имеет высокую паропроницаемость, то в доме легко дышится. На самом же деле, это не совсем так!
В современном доме, даже если стены сделаны из «дышащего» материала, 96% пара удаляется из помещений через вытяжку и форточку, и только 4% через стены. Если на стены наклеены виниловые или флизиленовые обои, то стены влагу не пропускают. А если стены действительно «дышащие», то есть без обоев и прочей пароизоляции, в ветренную погоду из дома выдувает тепло. Чем выше паропроницаемость конструкционного материала (пенобетон, газобетон и прочие тёплые бетоны), тем больше он может набрать влаги, и как следствие, у него более низкая морозостойкость. Пар, выходя из дома через стену, в «точке росы» превращается в воду. Теплопроводность отсыревшего газоблока увеличивается многократно, то есть в доме будет, мягко говоря, очень холодно. Но самое страшное, что при падении ночью температуры, точка росы смещается внутрь стены, а конденсат, находящийся в стене замерзает. Вода при замерзании расширяется и частично разрушает структуру материала. Несколько сотен таких циклов приводят к полному разрушению материала. Поэтому паропроницаемость строительных материалов может сослужить вам плохую службу.
Про вред повышенной паропроницаемости в интернете гуляет с сайта на сайт . Приводить её содержание на своём сайте я не буду в силу некоторого несогласия с авторами, однако избранные моменты хочется озвучить. Так, например, известный производитель минерального утеплителя, компания Isover, на своём англоязычном сайте изложила "золотые правила утепления" (What are the golden rules of insulation? ) из 4-х пунктов:
Эффективная изоляция. Используйте материалы с высоким термическим сопротивлением (низкой теплопроводностью). Самоочевидный пункт, не требующий особых комментариев.
Герметичность. Хорошая герметичность является необходимым условием для эффективной системы теплоизоляции! Негерметичная теплоизоляция, независимо от её коэффициента теплоизоляции, может увеличивать потребление энергии от 7 до 11% на отопление здания. Поэтому о герметичности здания следует задумываться ещё на стадии проектирования. А по окончании работ проверить здание на герметичность.
Контролируемая вентиляция. Именно на вентиляцию возлагается задача по удалению излишней влажности и пара. Вентиляция не должа и не может осуществляться за счёт нарушения герметичности ограждающих конструкций!
Качественный монтаж. Об этом пункте, я думаю, тоже нет нужды говорить.
Важно отметить, что компания Isover не выпускает какие-либо пенопластовые утеплители, они занимаются исключительно минераловатными утеплителями, т.е. продуктами, имеющими наиболее высокий показатель паропроницаемости! Это действительно заставляет задуматься: как же так, вроде бы паропроницаемость необходима для отвода влаги, а производители рекомендуют полную герметичность!
Дело тут в недопонимании этого термина. Паропроницаемость материалов не предназначена для отвода влаги из жилого помещения - паропроницаемость нужна для отвода влаги из утеплителя ! Дело в том, что любой пористый утеплитель не является по сути самим утеплителем, он лишь создаёт структуру, удерживающую истинный утеплитель - воздух - в замкнутом объёме и по возможности неподвижным. Если вдруг образуется такое неблагоприятное условие, что точка росы оказывается в паропроницаемом утеплителе, то в нём будет конденсироваться влага. Эта влага в утеплителе берётся не из помещения! Воздух сам всегда содержит в себе какое-то количество влаги, и именно эта естественная влага и представляет угрозу утеплителю. Вот для отвода этой влаги наружу и нужно, чтобы после утеплителя были слои с не меньшей паропроницаемостью.
Семья из четырёх человек за сутки в среднем выделяет пар, равный 12 литрам воды! Эта влага из воздуха внутренних помещений никоим образом не должа попадать в утеплитель! Куда девать эту влагу - это вообще не должно никоим образом волновать утеплитель - его задача лишь утеплять!
Пример 1
Давайте разберём вышесказанное на примере. Возьмём две стены каркасного дома одинаковой толщины и одинакового состава (изнутри к наружному слою), отличатся буду они только видом утеплителя:
Лист гипсокартона (10мм) - OSB-3 (12мм) - Утеплитель (150мм) - ОSB-3 (12мм) - вентзазор (30мм) - ветрозащита - фасад.
Утеплитель выберем с абсолютно одинаковой теплопроводностью - 0,043 Вт/(м °С), основное, десятикратное отличие между ними только в паропроницаемости:
Пенополистирол ПСБ-С-25.
Плотность ρ= 12 кг/м³.
Коэффициент паропроницаемости μ= 0.035 мг/(м ч Па)
Коэф. теплопроводности в климатических условиях Б (худший показатель) λ(Б)= 0.043 Вт/(м °С).
Плотность ρ= 35 кг/м³.
Коэффициент паропроницаемости μ= 0.3 мг/(м ч Па)
Конечно, условия расчёта я тоже использую абсолютно одинаковые: температура внутри +18°С, влажность 55%, температура снаружи -10°С, влажность 84%.
Расчёт я провел в теплотехническом калькуляторе , кликнув по фото, вы перейдёте прямо на страницу расчёта:
Как видно из расчёта, теплосопротивление обоих стен совершенно одинаково (R=3.89), и даже точка росы у них расположена почти одинаково в толще утеплителя, однако, из за высокой паропроницаемости в стене с эковатой будет конденсироваться влага, сильно увлажняя утеплитель. Как бы ни была хороша сухая эковата, сырая эковата тепло держит во много раз хуже. А если допустить, что температура на улице опустится до -25°С, то зона конденсации составит почти 2/3 утеплителя. Такая стена не удовлетворяет нормам по защите от переувлажнения! С пенополистиролом ситуация принципиально другая потому, что воздух в нём находится в замкнутых ячейках, ему просто неоткуда набрать достаточное количество влаги для выпадения росы.
Справедливости ради нужно сказать, что эковату без пароизоляционных плёнок не укладывают! И если добавить в "стеновой пирог" пароизоляционную плёнку между ОSB и эковатой с внутренней стороны помещения, то зона конденсации практически выйдет из утеплителя и конструкция полностью будет удовлетворять требованиям по увлажнению (см. картинку слева). Однако, устройство пароиозяции практически лишает смысла размышления о пользе для микроклимата помещения эффекта "дыхания стены". Пароизоляционная мембрана имеет коэффициент паропроницаемости около 0,1 мг/(м·ч·Па), а порой пароизолируют полиэтиленовыми плёнками или утеплителями с фольгированной стороной - их коэффициент паропроницаемости стремится к нулю.
Но низкая паропроницаемость тоже далеко не всегда хороша! При утеплении достаточно хорошо паропроницаемых стен из газо- пенобетона экструдированным пенополистиролом без пароизоляции изнутри в доме непременно поселится плесень, стены будут влажными, а воздух будет совсем не свеж. И даже регулярное проветривание не сможет высушить такой дом! Давайте смоделируем ситуацию, противоположную прошлой!
Пример 2
Стена на этот раз будет состоять из следующих элементов:
Газобетон марки D500 (200мм) - Утеплитель (100мм) - вентзазор (30мм) - ветрозащита - фасад.
Утеплитель выберем точно такой же, и более того, стену сделаем с точно таким же теплосопротивлением (R=3.89).
Как видим, при совершенно равных теплотехнических характеристиках мы можем получить радикально противоположные результаты от утепления одними и теми же материалами!!! Нужно отметить, что во втором примере обе конструкции удовлетворяют нормам по защите от переувлажнения, не смотря на то, что зона конденсации попадает в газосиликат. Такой эффект связан с тем, что плоскость максимального увлажнения попадает в пенополистирол, а из за его низкой паропроницаемости в нём влага не конденсируется.
В вопросе паропроницаемости нужно разобраться досконально ещё до того, как вы решите, как и чем вы будете утеплять свой дом!
Слоёные стены
В современном доме требования к теплоизоляции стен столь высоки, что однородная стена уже не способна соответствовать им. Согласитесь, при требовании к теплосопротивлению R=3 делать однородную кирпичную стену толшиной 135 см не вариант! Современные стены - это многослойные конструкции, где есть слои, выполняющие роль теплоизоляции, конструктивные слои, слой наружной отделки, слой внутренней отделки, слои паро- гидро- ветро-изоляций. В связи с разнообразными характеристиками каждого слоя очень важно правильно их располагать! Основное правило в расположении слоёв конструкции стены таково:
Паропроницаемость внутреннего слоя должна быть ниже, чем наружного, для свободного выходы пара за стены дома. При таком решении «точка росы» перемещается к наружной стороне несущей стены и не разрушает стен здания. Для предотврощения выпадения конденсата внутри ограждающей конструкции сопротивление теплопередаче в стене должно уменьшаться, а сопротивление паропроницанию возрастать снаружи внутрь.
Думаю, нужно это проиллюстрировать для лучшего понимания.
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.
Для начала опровергнем заблуждение - «дышит» не ткань, а наше тело. Точнее, поверхность кожи. Человек относится к числу тех животных, чей организм стремится поддерживать температуру тела постоянной вне зависимости от условий внешней среды. Одним из важнейших механизмов нашей терморегуляции являются сокрытые в коже потовые железы. Они же являются частью выделительной системы организма. Выделяемый ими пот, испаряясь с поверхности кожи, уносит с собой часть избыточного тепла. Поэтому, когда нам жарко - мы потеем во избежание перегрева.
Однако, у этого механизма есть один серьёзный недостаток. Влага, быстро испаряясь с поверхности кожи, может спровоцировать переохлаждение, которое приводит к простудным заболеваниям. Конечно, в Центральной Африке, где человек эволюционировал как вид, такая ситуация - скорее редкость. Но в регионах с переменчивой и преимущественно прохладной погодой человеку постоянно приходилось и приходится дополнять свои естественные механизмы терморегуляции различной одеждой.
Способность одежды «дышать» подразумевает её минимальное сопротивление отводу испарений от поверхности кожи и «умение» транспортировать их на лицевую сторону материала, где выделенная человеком влага может улетучиться, «не украв» избыточное количество тепла. Таким образом, «дышащий» материал, из которого изготовлена одежда, помогает организму человека поддерживать оптимальную температуру тела, не допуская перегрева или переохлаждения.
«Дышащие» свойства современных тканей принято описывать в рамках двух параметров - «паропроницаемость» и «воздухопроницаемость». В чём между ними разница и как это влияет на их применение в одежде для спорта и активного отдыха?
Что такое паропроницаемость?
Паропроницаемость - это способность материала пропускать или задерживать водяной пар. В индустрии производства одежды и снаряжения для активного отдыха важное значение имеет высокая способность материала к транспорту водяного пара . Чем она выше, тем лучше, т.к. это позволяет избежать пользователю перегрева и при этом оставаться сухим.
Определённой паропроницаемостью обладают все использующиеся сегодня ткани и утеплители. Однако в численном выражении она представлена только для описания свойств мембран, применяющихся в производстве одежды, и для очень малого количества не водонепроницаемых текстильных материалов. Чаще всего паропроницаемость измеряют в г/м²/24 часа, т.е. количество водяного пара, которое пройдёт через квадратный метр материала за сутки .
Обозначается этот параметр аббревиатурой MVTR («moisture vapor transmission rate» или «скорость прохождения водяного пара» ).
Чем выше значение, тем большей паропроницаемостью обладает материал.
Как измеряют паропроницаемость?
Цифры MVTR получают в результате лабораторных тестов, основанных на различных методиках. В связи с большим количеством переменных, влияющих на работу мембраны - индивидуальный метаболизм, давление и влажность воздуха, площадь материала, пригодная для транспорта влаги, скорость ветра и пр., единого стандартизированного метода исследований для определения паропроницаемости не существует. Поэтому для того, чтобы иметь возможность сравнивать образцы тканей и мембран между собой, производители материалов и готовой одежды используют целый ряд методик. Каждая из них в отдельности описывает паропроницаемость ткани или мембраны в определённом диапазоне условий. Сегодня наиболее часто применяются следующие тестовые методики:
«Японский» тест с «вертикально стоящей чашкой» (JIS L 1099 A-1)
Тестовый образец растягивается и герметично фиксируется поверх чашки, внутрь которой помещён сильный влагопоглотитель - хлорид кальция (CaCl2). Чашка помещается на определённое время в термогидростат, в котором поддерживается температура воздуха 40°C и влажность 90%.
В зависимости от того, как изменится вес влагопоглотителя за контрольное время, определяется MVTR. Методика хорошо подходит для определения паропроницаемости не водонепроницаемых тканей, т.к. тестируемый образец не находится в прямом контакте с водой.
«Японский» тест с «перевёрнутой чашкой» (JIS L 1099 B-1)
Тестовый образец растягивается и герметично фиксируется над сосудом с водой. После он переворачивается и помещается над чашкой с сухим влагопоглотителем - хлоридом кальция. Через контрольное время влагопоглотитель взвешивается, в результате чего вычисляется MVTR.
Тест B-1 наиболее популярен, так как демонстрирует наибольшие цифры среди всех методик, определяющих скорость прохождения водяных паров. Чаще всего именно его результаты публикуют на ярлыках. У наиболее «дышащих» мембран показатель MVTR по тесту B1 больше или равен 20 000 г/м²/24ч по тесту B1. Ткани со значениями 10-15 000 можно отнести к ощутимо паропроницаемым, по крайней мере в рамках не очень интенсивных нагрузок. Наконец, для одежды, предполагающей малую подвижность часто оказывается достаточно паропроницаемости в пределах 5-10 000 г/м²/24ч.
Метод теста JIS L 1099 B-1 довольно точно иллюстрирует работу мембраны в идеальных условиях (когда на её поверхности есть конденсат и влага транспортируется в более сухую среду, обладающую меньшей температурой).
Тест с «потеющей пластиной» или RET (ISO - 11092)
В отличие от тестов, определяющих скорость транспорта водяного пара сквозь мембрану, методика RET исследует то, насколько тестируемый образец сопротивляется прохождению водяного пара.
Образец ткани или мембраны помещается поверх плоской пористой металлической пластины, под которую подведён нагревательный элемент. Температура пластины поддерживается на уровне температуры поверхности человеческой кожи (около 35°C). Вода, испаряющаяся от нагревательного элемента, проходит через пластину и тестируемый образец. Это приводит к потерям тепла на поверхности пластины, температура которой должна поддерживаться постоянной. Соответственно, чем выше уровень энергозатрат для поддержания температуры пластины постоянной, тем ниже сопротивляемость тестируемого материала к прохождению сквозь него водяного пара. Обозначается этот параметр как RET (Resistance of Evaporation of a Textile - «сопротивление материала испарению» ). Чем ниже значение RET, тем выше «дышащие» свойства тестируемого образца мембраны или иного материала.
- RET 0-6 - экстремально дышащие;
RET 6-13 - хорошо дышащие;
RET 13-20 - дышащие;
RET более 20 - не дышащие.
Оборудование для проведения теста ISO-11092. Справа - камера с «потеющей пластиной». Компьютер необходим для получения и обработки результатов и контроля процедуры теста © thermetrics.com
В лаборатории института Hohenstein, с которым сотрудничают Gore-Tex, эта методика дополнена тестированием реальных образцов одежды людьми на беговой дорожке. В этом случае результаты тестов с «потеющей пластиной» корректируются в соответствии с замечаниями испытателей.
Тестирование одежды с Gore-Tex на беговой дорожке © goretex.com
Тест RET наглядно иллюстрирует работу мембраны в реальных условиях, однако является также самым дорогим и продолжительным по времени в приведённом списке. По этой причине его могут позволить себе далеко не все компании-производители одежды для активного отдыха. В то же время RET является сегодня основной методикой для оценки паропроницаемости мембран от компании Gore-Tex.
Методика RET обычно хорошо коррелирует с результатами теста B-1. Другими словами, мембрана которая показала хорошие «дышащие» свойства в тесте RET, продемонстрирует хорошие «дышащие» свойства в тесте с «перевёрнутой чашкой».
К сожалению, ни одна из тестовых методик не способна заменить собой остальные. Более того, не всегда их результаты коррелируют друг с другом. Мы увидели, что процесс определения паропроницаемости материалов в различных методиках имеет множество отличий, имитируя разные условия работы.
Вдобавок, различные мембранные материалы работают по разному принципу. Так, например, поровые ламинаты обеспечивают сравнительно свободное прохождение паров воды через имеющиеся в их толще микроскопические поры, а беспоровые мембраны транспортируют влагу на лицевую поверхность как промокашка - с помощью гидрофильных полимерных цепочек в своей структуре. Вполне естественно, что один тест может имитировать выигрышные условия для работы беспоровой мембранной плёнки, например, когда влага вплотную прилегает к её поверхности, а другой - для микропористой.
Вкупе всё это означает, что сравнивать между собой материалы на основе данных, полученных от разных тестовых методик практически не имеет смысла . Также не имеет смысла сравнивать показатели паропроницаемости разных мембран, если тестовая методика хотя бы для одной из них неизвестна.
Что такое воздухопроницаемость?
Воздухопроницаемость - способность материала пропускать через себя воздух под влиянием перепада его давления. При описании свойств одежды часто употребляется синоним этого термина - «продуваемость», т.е. то, насколько материал «ветростоек».
В отличие от методик оценки паропроницаемости в этой области царит относительное однообразие. Для оценки воздухопроницаемости используется так называемый тест Фразера, который определяет, какой объём воздуха пройдёт через материал за контрольное время. Скорость воздушного потока по условиям теста обычно составляет 30 миль в час, но может меняться.
Единицей измерения служит кубический фут воздуха, проходящий через материал за одну минуту. Обозначается аббревиатурой CFM (cubic feet per minute ).
Чем больше значение - тем выше воздухопроницаемость («продуваемость») материала. Так беспоровые мембраны демонстрируют абсолютную «непродуваемость» - 0 CFM. Тестовые методики чаще всего определяются стандартами ASTM D737 или ISO 9237, которые, впрочем, дают идентичные результаты.
Точные цифры CFM публикуются производителями тканей и готовой одежды сравнительно редко. Чаще всего этот параметр используется для характеристики ветрозащитных свойств в описаниях различных материалов, разработанных и применяемых в рамках производства одежды SoftShell.
С недавних пор о воздухопроницаемости производители стали «вспоминать» гораздо чаще. Дело в том, что вместе с воздушным потоком с поверхности нашей кожи испаряется гораздо больше влаги, что снижает риск перегрева и скопления конденсата под одеждой. Так, мембрана Polartec Neoshell имеет чуть большую, чем традиционные поровые мембраны, воздухопроницаемость (0.5 CFM против 0.1). Благодаря этому Polartec удалось добиться существенно лучшей работы своего материала в условиях ветреной погоды и быстрого движения пользователя. Чем выше давление воздуха снаружи, тем лучше Neoshell отводит пары воды от тела за счёт большего воздухообмена. При этом мембрана продолжает защищать пользователя от ветрового охлаждения, блокируя порядка 99% воздушного потока. Этого оказывается достаточно, чтобы противостоять даже штормовым ветрам, и потому Neoshell нашёл себя даже в производстве однослойных штурмовых палаток (яркий пример - палатки BASK Neoshell и Big Agnes Shield 2).
Но прогресс не стоит на месте. Сегодня есть масса предложений хорошо утеплённых средних слоёв одежды с частичной воздухопроницаемостью, которые также могут использоваться как самостоятельное изделие. В них используются либо принципиально новые утеплители - как Polartec Alpha, либо применяются синтетические объёмные утеплители с очень низкой степенью миграции волокон, которые позволяют использовать менее плотные «дышащие» ткани. Так, в куртках Sivera Гамаюн используется ClimaShield Apex, в Patagonia NanoAir - утеплитель под торговой маркой FullRange™, который производится японской компанией Toray под оригинальным названием 3DeFX+. Идентичный утеплитель применяется в горнолыжных куртках и брюках компании Mountain Force в рамках технологии «12 way stretch» и горнолыжной одежде Kjus. Сравнительно высокая воздухопроницаемость тканей, в которые заключены эти утеплители позволяет создать утепляющий слой одежды, который не будет препятствовать отводу испаренной влаги с поверхности кожи, помогая пользователю избежать как намокания, так и перегрева.
SoftShell-одежде . В дальнейшем другие производители создали внушительное количество их аналогов, что привело к повсеместному распространению тонкого, сравнительно прочного, «дышащего» нейлона в одежде и снаряжении для спорта и активного отдыха.
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.