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

Рис.2. Пример распределения температуры в толще наружной стены.  а — при большом, б — при малом теплосопротивлении материала стены;

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:

1. Уменьшать паропроницаемость внутренних слоев стены, сокращая тем самым количество пара в стене.
2. И (или) увеличивать испарительную способность наружной поверхности на границе конденсации.

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.

Например.

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.

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:

1. Выбирают, исходя из необходимости обеспечить требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены.
2. Затем выполняют проверку на отсутствие конденсации пара в толще стены.

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.

Следующая статья:

Расходы на отопление и сопротивление теплопередаче.

Предыдущая статья:

Стены несущие, самонесущие и не несущие — какая разница?