расчет влагонакопления в стене
Точка росы, пароизоляция и вентилируемый зазор в стене
Водяной пар в стене — откуда он?
Для того чтобы понять, к каким последствиям приведёт отсутствие вентилируемого зазора в стенах, выполненных из двух и более слоев разных материалов, и всегда ли нужны зазоры в стенах, необходимо напомнить о физических процессах, происходящих в наружной стене в случае разности температур на её внутренней и наружной поверхностях.
Как известно в воздухе всегда содержатся водяные пары. Парциальное давление пара зависит от температуры воздуха. С повышением температуры парциальное давление водяных паров увеличивается.
В холодное время года парциальное давление паров внутри помещения значительно выше, чем снаружи. Под действием разницы давлений водяные пары стремятся попасть изнутри дома в область меньшего давления, т.е. на сторону слоя материала с меньшей температурой — на наружную поверхность стены.
Также известно, что при охлаждении воздуха водяной пар, содержащийся в нём, достигает предельного насыщения, после чего конденсируется в росу.
Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.
На приведённой диаграмме, Рис.1., представлено максимально возможное содержание водяного пара в воздухе в зависимости от температуры.
 |
| Рис.1. График температуры точки росы. Максимально возможное содержание пара в воздухе в зависимости от температуры. |
Отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной доле при данной температуре называется относительной влажностью, измеряемой в процентах.
Например, если температура воздуха составляет 20 °С, а влажность – 50%, это означает, что в воздухе содержится 50% того максимального количества воды, которое может там находится.
Как известно строительные материалы обладают разной способностью пропускать содержащиеся в воздухе водяные пары, под действием разности их парциальных давлений. Это свойство материалов называется сопротивление паропроницанию, измеряется в м2*час*Па/мг.
Кратко резюмируя вышесказанное, в зимний период воздушные массы, в состав которых входят водяные пары, будут проходить сквозь паропроницаемую конструкцию внешней стены изнутри наружу.
Температура воздушной массы будет уменьшаться по мере приближения к внешней поверхности стены.
В сухой стене — пароизоляция и вентилируемый зазор
Точка росы в правильно спроектированной стене без утеплителя окажется в толще стены, ближе к наружной поверхности, где пар будет конденсироваться и увлажнять стену.
Зимой, в результате превращения пара в воду на границе конденсации, наружная поверхность стены будет накапливать влагу.
В теплое время года эта накопленная влага должна иметь возможность испариться.
Необходимо обеспечивать смещение баланса между количеством поступающих в стену паров изнутри помещения и испарением из стены накопившейся влаги в сторону испарения.
Баланс влагонакопления в стене можно смещать в сторону удаления влаги двумя путями:
Однослойные стены имеют одинаковое сопротивление паропроницанию по всей толщине, а также равномерное изменение температуры по толщине стены. Граница конденсации водяных паров в правильно спроектированной стене без утеплителя находится в толще стены, ближе к наружной поверхности. Это обеспечивает таким стенам положительный баланс удаления влаги из толщи стены во всех случаях, кроме помещений с повышенной влажностью.
В многослойных стенах с утеплителем используются материалы с разным сопротивлением паропроницанию. Кроме того, распределение температуры в толще многослойной стены не равномерное. На границе слоев в толще стены имеем резкие перепады температуры.
Чтобы обеспечить требуемый баланс перемещения влаги в многослойной стене необходимо, чтобы сопротивление паропроницанию материала в стене уменьшалось по направлению от внутренней поверхности к наружной.
В противном случае, если наружный слой будет иметь большее сопротивление паропроницанию, баланс влагоперемещения сместится в сторону накопления влаги в стене.
Сопротивление паропроницанию газобетона значительно меньше, чем у керамики. При фасадной отделке дома из газобетона керамическим кирпичом обязателен вентилируемый зазор между слоями. При отсутствии зазора блоки будут накапливать влагу.
Вентилируемый зазор между лицевой кладкой из керамического кирпича и несущей стеной из керамзитобетонных блоков не нужен, т.к. сопротивление паропроницанию кирпичной облицовки меньше, чем у стены из керамзитобетонных блоков.
При неправильном устройстве стены, влага в утеплителе будет накапливаться постепенно.
Уже на второй, максимум третий-пятый отопительный период, можно будет ощутить существенное увеличение расходов на отопление. Связано это, естественно, с тем, что увеличилась влажность теплоизоляционного слоя и всей конструкции в целом, а соответственно существенно снизился показатель термического сопротивления стены.
Влага из утеплителя будет передаваться и в соседние слои стены. На внутренней поверхности наружных стен может образовываться грибок и плесень.
Кроме накопления влаги, в утеплителе стены происходит еще один процесс — замерзание сконденсировавшейся влаги. Известно, что периодическое замерзание и оттаивание большого количества воды в толще материала разрушает его.
Увлажнение конденсатом утеплителя, например эковаты, также ведет к вымыванию антисептиков и антипиренов. Чаще всего, это борная кислота. Концентрация которой со временем будет снижаться.
Любой утеплитель постепенно, с годами, теряет свои теплосберегающие свойства. Когда надо менять утеплитель читайте здесь.
Стеновые материалы различаются по своей способности противостоять замерзанию конденсата. Поэтому, в зависимости от паропроницаемости и морозостойкости утеплителя, необходимо ограничивать общее количество конденсата, накапливающегося в утеплителе за зимний период.
Например, минераловатный утеплитель имеет высокую паропроницаемость и очень низкую морозостойкость. В конструкциях с минераловатным утеплителем (стены, чердачные и цокольные перекрытия, мансардные крыши) для уменьшения поступления пара в конструкцию со стороны помещения всегда укладывают паронепроницаемую пленку.
Без пленки стена имела бы слишком малое сопротивление паропроницанию и, как следствие, в толще утеплителя выделялось и замерзало бы большое количество воды. Утеплитель в такой стене через 5-7 лет эксплуатации здания превратился бы в труху и осыпался.
Толщина теплоизоляции должна быть достаточной для того, чтобы удерживать точку росы в толще утеплителя, рис.2а.
При малой толщине утеплителя температура точки росы окажется на внутренней поверхности стены и пары будут конденсироваться уже на внутренней поверхности наружной стены, рис.2б.
Понятно, что количество влаги, сконденсировавшейся в утеплителе, будет увеличиваться с ростом влажности воздуха в помещении и с увеличением суровости зимнего климата в месте строительства.
Количество испаряемой из стены влаги в летнее время также зависит от климатических факторов — температуры и влажности воздуха в зоне строительства.
Товары для строительства и ремонта
 |
| Рис.3. Результат расчета влажностного режима трехслойной стены: керамзитобетон — 250 мм., утеплитель минераловатный — 100 мм., кирпич керамический — 120 мм. жилой дом в г. С.-Петербург. Накопления влаги в годичном цикле нет. |
Как видим, процес перемещения влаги в толще стены зависит от многих факторов. Влажностный режим стен и других ограждений дома можно рассчитать, Рис. 3.
По результатам расчета определяют необходимость уменьшения паропроницаемости внутренних слоев стены или необходимость вентилируемого зазора на границе конденсации.
Результаты проведенных расчетов влажностного режима различных вариантов утепленных стен (кирпичные, ячеистобетонные, керамзитобетонные, деревянные) показывают, что в конструкциях с вентилируемым зазором на границе конденсации накопления влаги в ограждениях жилых зданий не происходит во всех климатических зонах России.
Многослойные стены без вентилируемого зазора необходимо применять, основываясь на расчете влагонакопления. Для принятия решения, следует обратиться за консультацией к местным специалистам, профессионально занимающимся проектированием и строительством жилых зданий. Результаты расчета влагонакопления типовых конструкций стен в месте строительства, местным строителям давно известны.
«Стена каменная трехслойная с облицовкой из кирпича» — это статья об особенностях влагонакопления и утепления стен из кирпича или каменных блоков.
Особенности влагонакопления в стенах с фасадным утеплением пенопластом, пенополистиролом
Утеплители из вспененных полимеров — пенопласта, пенополистирола, пенополиуретана, обладают очень низкой паропроницаемостью. Слой плит утеплителя из этих материалов на фасаде служит барьером для пара. Конденсация пара может происходить только на границе утеплителя и стены. Слой утеплителя препятствует высыханию конденсата в стене.
Для предотвращения накопления влаги в стене с полимерным утеплителем необходимо исключить конденсацию пара на границе стены и утеплителя. Как это сделать? Для этого необходимо сделать так, чтобы на границе стены и утеплителя температура всегда, в любые морозы, была бы выше температуры точки росы.
Указанное выше условие распределения температур в стене обычно легко выполняется, если сопротивление теплопередаче слоя утеплителя будет заметно больше, чем у утепляемой стены. Например, утепление «холодной» кирпичной стены дома пенопластом толщиной 100 мм. в климатических условиях средней полосы России обычно не приводит к накоплению влаги в стене.
Совсем другое дело, если пенопластом утепляется стена из «теплого» бруса, бревна, газобетона или поризованной керамики. А также, если для кирпичной стены выбрать очень тонкий полимерный утеплитель. В этих случаях температура на границе слоев может легко оказаться ниже точки росы и, чтобы убедиться в отсутствии влагонакопления, лучше выполнить соответствующий расчет.
Выше на рисунке показан график распределения температуры в утепленной стене для случая, когда сопротивление теплопередаче стены больше, чем слоя утеплителя. Например, если стену из газобетона с толщиной кладки 400 мм. утеплить пенопластом толщиной 50 мм., то температура на границе с утеплителем зимой будет отрицательной. В результате будет происходить конденсация пара и накопление влаги в стене.
Толщину полимерного утеплителя выбирают в два этапа:
Если проверка по п.2. показывает обратное, то приходится увеличивать толщину утеплителя. Чем толще полимерный утеплитель — тем меньше риск конденсации пара и влагонакопления в материале стены. Но, это приводит к увеличению расходов на строительство.
Особенно большая разница в толщине утеплителя, выбранного по двум вышеуказанным условиям, имеет место при утеплении стен с высокой паропроницаемостью и низкой теплопроводностью. Толщина утеплителя для обеспечения энергосбережения получается для таких стен сравнительно маленькой, а для отсутствия конденсации — толщина плит должна быть неоправданно большой.
Поэтому, для утепления стен из материалов с высокой паропроницаемостью и низкой теплопроводностью выгоднее использовать минераловатные утеплители. Это относится прежде всего к стенам из дерева, газобетона, газосиликата, крупнопористого керамзитобетона.
Устройство пароизоляции изнутри обязательно для стен из материалов с высокой паропроницаемостью при любом варианте утепления и облицовки фасада.
Для устройства пароизоляции внутреннюю отделку выполняют из материалов с высоким сопротивлением паропроницанию — на стену наносят грунтовку глубокого проникновения в несколько слоев, цементную штукатурку, виниловые обои или используют паронепроницаемую пленку.
Все описанное выше относится не только к стенам, но и к другим конструкциям, ограждающим тепловой контур здания — чердачным и цокольным перекрытиям, мансардным крышам.
Посмотрите видео, в котором наглядно показаны теплофизические процессы в утепленных скатах крыши. Аналогичные процессы происходят и в наружных стенах зданий.
Прочитав эту статью, Вы узнали, как сделать стену сухой.
Стена должна быть еще и теплой. Об этом читайте в следующей статье.
Лучшие ответы
Теперь смотрим что получается:
1. Любимый конструктив частных застройщиков. Газобетон 375 мм со штукатуркой. Можно без штукатурки.
Посмотреть вложение 1900497
Конденсат = 20.17 гр/м2/час
Точка росы в газобетоне начинает образовываться начиная с 15% влажности внутри дома.
Точка росы находится преимущественно в зоне отрицательных температур.
2. Газобетон утепленный 100 мм пенопласта
Посмотреть вложение 1900526
Конденсат = 17.69 гр/м2/час
Точка росы находится также в зоне отрицательных температур
3. Газобетон утепленный 100 мм минеральной ватой
Посмотреть вложение 1900528
Конденсата и точки росы внутри стены нет. Неплохой конструктив.
4. Стена в 2,5 полнотелых кирпича толщиной 64 см. (Привет 90-е)
Посмотреть вложение 1900540
Конденсат = 17 гр/м2/час
Точка росы находится в зоне отрицательных температур.
5. Кирпичная стена в 1,5 пустотелых кирпича, утепленная минеральной ватой 100 мм.
Посмотреть вложение 1900546
Конденсата и точки росы внутри стены нет. Мой любимый конструктив. Конечно далее идет вент. зазор 3-4 см и декоративная отделка.
6. Кирпичная стена в 1,5 пустотелых кирпича, утепленная пенопластом 100 мм.
Посмотреть вложение 1900550
Конденсат = 0.56 гр/м2/час
Точка росы находится в пенопласте. Наверное это не очень хорошо. Ухудшится показатель теплопроводности и теоретически срок службы.
Чтобы вывести точку росы из толщи стены.
На первом изображении: Плотности реального и насыщенного водяного пара в толще стены
На втором изображении: Изменение температуры по толщине стены
——— плотность насыщенного водяного пара
——— плотность реального водяного пара
Следующие иллюстрации достаточно наглядно демонстрируют: конденсация становится возможной при уменьшении паропроницамости отделочных слоев или утеплителя по сравнению с предыдущими слоями.
Однослойная стена с паропроницаемой отделкой лишь в редкие особо морозные зимы может увлажняться конденсируемой влагой. В условиях климата Украины конденсацией паров в толще однослойных стен можно пренебречь.
Наружное утепление минеральной ватой: При «мокрой» отделке утеплителя конденсация возможна на границе [штукатурка/утеплитель], с поледующим намоканием утеплителя
Наружное утепление пенополистиролом: Конденсация возможна на границе [несущая стена/утеплитель]
Немного поправлю, пар не движется сквозь стену, нет такого.
В зимнее время температура воздуха с внутренней стороны ограждения бывает значительно выше температуры наружного воздуха. Если при этом предположить, что относительные влажности внутреннего и наружного воздуха будут одинаковыми, то упругость водяного пара с внутренней стороны ограждения окажется значительно более высокой, чем с наружной его стороны. Таким образом, в зимнее время наружное ограждение отапливаемых зданий разделяет две воздушные среды с одинаковым барометрическим давлением, но с разными значениями упругости (парциальными давлениями) водяного пара. Разность величин упругости водяного пара в обычных условиях может достигать 1300 Па, а в зданиях с повышенной температурой и высокой относительной влажностью воздуха может быть и значительно выше.
Разность величин упругости водяного пара с одной и с другой стороны ограждения вызывает поток водяного пара через ограждение от внутренней его стороны к наружной стороне. Это явление носит название диффузии водяного пара через ограждение.
К. Ф. Фокин
Строительная теплотехника ограждающих частей зданий
Весь вопрос сводится к скорости разрушения.
Я вам уже говорил, что про естественную влагу находящуюся в материалах наверно даже ребенку понятно. Мне же интересно, что означает зона конденсации в калькуляторе в моем случае? Ведь каждый материал имеет ограниченное количество циклов заморозки, разморозки, свою морозостойкость. Имея такую зону конденсации будет пенобетон в данном случии терять с годами морозостойкость? Вот что меня интересует, прямые ответы с объяснением, на прямые вопросы.
Кстати, к вопросу о росах, дыхании стен и прочем.
Статья о том, как вешать ЭППС правильно.
Вопрос какая именно влага, откуда, при замерзании разрушает кирпич.
Влага приходящая из дома, влага абсорбируемая из воздуха, намокание из-за дождя?
Какую долю составляет каждый из источников? Что главная причина, а чем можно пренебречь?
Какой вообще механизм разрушения кирпича?
Может это где-то в литературе описано?
5.2 Проектные марки по морозостойкости каменных материалов для наружной части стен (на толщину 12 см) и для фундаментов (на всю толщину), возводимых во всех строительно-климатических зонах, в зависимости от предполагаемого срока службы конструкций, но не менее 100, 50 и 25 лет, приведены в 5.3 и таблице 1.
Кремлевская стена плохой пример, за ней следят.
Пренебречь точно можно, если стена за утеплителем, она просто не замерзает.
Но вопрос то был не совсем о том.
Замерзание «абсолютно сухого»(условность) кирпича, как я понимаю ему не вредит.
Вопрос какая именно влага, откуда, при замерзании разрушает кирпич.
Влага приходящая из дома, влага абсорбируемая из воздуха, намокание из-за дождя?
Какую долю составляет каждый из источников? Что главная причина, а чем можно пренебречь?
Какой вообще механизм разрушения кирпича?
Может это где-то в литературе описано?
В общем случае долговечность материалов определяется их физическими свойствами (пористость, «гидрофобность», теплопроводность, радиационная стойкость); физико-механическими (прочность каркаса (структуры) материала) и химическими свойствами (стойкость к разрушающим химическим реакциям).
1. Пористость влияет на многие свойства материала. Для большинства материалов напрямую влияет на влагопроницаемость (паропроницаемость) и максимальное влагонакопление. Более легкий (менее плотный) кирпич как правило более влагопроницаем и имеет меньшую морозостойкость. Пористость зависит от состава глин и способа изготовления (формовки, сушки и обжига). Силикатный или прессованный кирпич отличается по процессу изготовления, их пористость так же зависит исходных материалов и технологии изготовления.
Для керамического кирпича важнейшим этапом является термообработка. Из одного и того же состава можно получить существенно отличающийся по прочности и морозостойкости кирпич.
2. «Гидрофобность» не рассматривается как отдельное свойство в долговечности, обычно исследуют сорбционную и эксплуатационную влажности, скорость влагонакопления и сушки материала, максимальное водопоглощение. Так или иначе эти свойства связаны с пористостью и строением «порового материала».
Если грубо, то чем меньше и медленнее воды набирает материал, и чем быстрее он ее отдает, тем выше будет его долговечность. Например, сорбционная влажность качественного керамического кирпича при относительной влажности 97% не превышает 2%. Высоленный, пористый кирпич может насосать из атмосферы до 15%! Естественно, что разрушение такого материала произойдет гораздо быстрее.
Для защиты старых кладок используют специальные краски, гидрофобные покрытия (если нужно сохранить естественный вид) или если эстетика потеряна, закрывают их штукатуркой или плиткой. Если погулять по центру Москвы, можно увидеть все три варианта защиты. Но некоторые довольно старые кирпичные стены, по моему, стоят «как есть».
5. Механическая прочность является одним из ключевых факторов долговечности наряду с морозостойкостью. Способность материала противостоять как краткосрочным так и долгосрочным нагрузкам существенно увеличивает долговечность материала. Кирпич более высокой марки, полученный по близкому техпроцессу и из близких материалов, более долговечен.
6. Химическая стойкость подразумевает возможность сопротивлению процессам окисления, выщелачивания, карбонизации и т. п. Качественный кирпич практически инертен к атмосферным химическим воздействиям и поэтому обладает очень большой долговечностью (сотни лет). Однако нужно не забывать, что кирпич кладется на раствор. При кладке здания с проектной долговечностью
более 100 лет, кладочный раствор должен также отвечать определенным требованиям по прочности, пористости и химической стойкости.
Я специально не пишу о конструктивных особенностях наружных ограждений из кирпича, которые снижают срок их службы. Пока вроде бы речь идет только об особенностях самого материла «керамический кирпич».
Извините за длинный пост, но по сравнению с книжками по направлению, это просто коротенькая записочка.
9.3 Не требуется проверять на выполнение данных норм по паропроницанию следующие ограждающие конструкции:
б) двухслойные наружные стены помещений с сухим и нормальным режимами, если внутренний слой стены имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м2·ч·Па/мг.»
Правильно ли я понимаю, что если стена из ГБ имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м2·ч·Па/мг, то практически невозможно сделать «кривой выбор» наружной отделки?
Тоже ниже. Кондиционер ее понижает. Т. е., действительно, в отдельные дни лета в стене, влагоперенос идет снаружи во внутрь.
при влажности воздуха 20% и температуре, допустим 20 градусов
А при влажности 80% и температуре воздуха 20 градусов,
Можете проверить на калькуляторе
А график показывает, что роса в блоке.