Что происходит в стене
Но в начале, почему там что-то должно происходить.
Условия. Улица -30С, 80% влажности, дом +24С, 50% влажности (кухня, что-то варят).
Смотрим в таблицу. Улица, парциальное давление пара 55*0,8=44 Па. Дом 1182 Па.
Разность парциальных 1138 Па, т. е. изнутри дома, на каждый квадратный метр стены пар давит с силой более 100 килограмм.
В качестве иллюстрации. Давление ветра со скоростью 30 м/с — всего 54 кг/м2. Идти нельзя, но еще можно ползти. А при скорости 40 м/с (давление 100 кг/м2), дяденька весом 80 кг получает возможность летать.
Картинка дана только в качестве иллюстрации, для понимания, с какой «настырностью» пар «лезет» в ограждения изнутри помещения.
А почему такое давление, «хомячка» (наш дом) — не «разрывает на куски»!?
А еще, как мы открываем дверь, на которую пар давит с силой под 180 кг изнутри.
Дверь удается открыть по единственной причине. С обратной стороны, на нее с той же силой давит избыток азота и кислорода (их на улице больше настолько, насколько в доме больше водяного пара) и разница полных давлений весьма невелика, всего 5-10 Па.
По той же причине — дом остается целым.
А возле пола температура ниже, давление пара меньше, пароизоляция не нужна.
Опять таки, смотрим даже не в табличку, а в предыдущий пример. При +24С и 50% влажности в доме пар с давлением 1182 Па. Теперь лезем в табличку, ищем температуру, при которой это давление станет насыщенным. При +9С давление насыщения 1139Па.
Т.е. выпадения конденсата еще нет при температуре пола +9С, давление пара никак не меняется. Несмотря на то, что гигрометр покажет около 100% (мы приблизились к точке росы).
Я не буду про дом с полами +9С, просто проиллюстрирую, что будет дальше. Охладим полы до +3С. На полу будет конденсат лужами, давление пара естественно понизится. Аж до 755 Па. А на улице в нашем примере, всего 44 Па. Дельта 700 Па, если опять переходить к «попугаям», это давление ветра со скоростью 35 м/с. Как такой ветер лезет во все щели — думаю всем очевидно.
Коротко вывод.
Дельты внутрикомнатных температур (пол-потолок) — не влияют на парциальное давление пара внутри помещения.
А вот теперь, к процессам в стене (полу, потолку — ограждении).
Если есть разница давлений — будет поток. Расход (г/сек) пара в этом потоке, определяется сопротивлением потоку. При этом, в стене, будут одновременно происходить 2 (два) явления:
- падение давления (если в комнате 1000Па, на улице 40Па, то где-то внутри стены будет и 800 и 500 и 100 Па.
- падение температуры, в доме +24С, на улице -30С, где-то в стене будет +5, 0, -20С
Таким образом, в стене меняются оба фактора, определяющих возможности перехода пара в жидкость. Причем влияние факторов противоположное:
- снизили температуру - приблизились к конденсату.
- снизили давление - шли от конденсата. в какой то мере уравновешивающее
Для простоты, возьмем стену из одного материала, где падение температуры и давления идут равномерно (линейно) по толщине стены.
Теперь посмотрим на уже знакомый график (напомню, выше синей линии — вода, ниже газ).
Проведем линию, показывающую процесс в стене. Она для нашего примера начинается в точке с координатами +24С и 1180 Па (это сторона комнаты). Заканчивается при -30С и давлении 44 Па.
Мы видим, что в точке стены, где температура падает примерно до +3С, у нас красная линия, идет выше синей, т. е. возникают условия для выпадения конденсата. Вычислить эту точку геометрически — просто. Пусть (для простоты) у нас стена толщиной 54 см. Дельта температур 54С, т. е. на каждый сантиметр стены, температура падает на градус. Если в комнате +24С, то +3С, будет на 21-ом сантиметре от комнаты. Именно там, появится конденсат.
Все беды от кривой
Короче — не сказать. Вот кривая, эта кривая. Со снижением температуры, нелинейно падает «пароемкость» воздуха. Вначале быстро, потом замедляется, практически до нуля.
При снижении с +30 до +25С, воздух стал содержать на 8 г/м3 пара меньше.
А при снижении с -25С до -30С, снижение всего на 0,26 г/м3.
Была бы прямой — никаких проблем с влагонакоплением бы не возникало вообще. Упала температура — приблизились к конденсату, но в этой же точке упало давление — отдалились.
Но увы, на планете Земля, никаких способов выпрямить эту кривулину — не существует. А строить — надо. Ну, а прежде, чем мы перейдем к способам выкрутится, рассмотрим не сам процесс в стене, а его модель.
Модель процессов влагонакопления из лотка с водой.
Берем лоток с водой, длиной в нашу стену (54 см), наклоняем не сильно круто (чтоб поток был равномерный), льем воду, замечаем: - что если в начале лотка поток через края не плещет, на всем протяжении лотка, тоже не будет перелива.
Мы получили модель прохождения пара на планете Нибиру, у рептилоидов. Вот именно так, ихний аммиак из ихних термитников выходит на улицу. Без конденсата, рептилоидам повезло.
Теперь делаем земную модель. Все тот же прямой лоток, но подрезаем высоту бортиков, строго, как идет наш график насыщенного пара.
Что теперь произойдет, если в начале, поток в лотке на половину бортика (50% влажности)? Очевидно, что дотечет до бортика пониже и где-то польет через бортик.
А теперь - «мозговой штурм». Бортики поднять не можем, на планете Земля, они именно такие. Что нужно сделать, чтоб поток гарантированно нигде не перелился через борт?
- Да очень просто! В начале лотка, поставить препятствие, ограничивающее количество воды, попадающее в лоток. Так, чтоб нигде по пути воды, она не доходила до краев.
Теперь это выглядит так. На входе в лоток, примерно в 1 см от начала, впихнули кусок войлока. Вода через него потихоньку просачивается, но уровень за нашей «плотиной» везде ниже, чем «борта». Тонкой красной линией «борта» (процесс в стене), без ограничения на входе, жирной линией — с препятствием со стороны помещения.
Таким образом, мы пришли к единственному кардинальному решению проблемы — не пускать пар в стену. Поставить на пути - «плотину», пароизоляцию, материал, который очень плохо пропускает пар.
Расчет влагонакопления в ограждениях.
Качественный и количественный анализ
Если камень подбросить, дык — упадет! Пример качественной оценки (упадет, взлетит, без цифр).
Если размер камня будет в районе 0.001 мм, то останется висеть в воздухе, если подбросить со скоростью 7,91 км/с, то выйдет на орбиту. Пример количественной оценки. В которой однозначные, безапелляционные заключения на уровне качественных оценок, становятся вовсе не однозначными.
Пока, мы пока отмечаем только сам факт появления конденсата в ограждении, но еще ничего не знаем, сколько конденсата там будет, мы не оценивали количество пара поступившего в стену.
Паропроницаемость материалов.
Коэффициент паропроницаемости, измеряется в мг/(м*ч*Па).
Физический смысл: сколько миллиграмм пара в час, пройдет через квадратный метр материала толщиной 1000 мм, при разности парциальных давлений на сторонах в 1 Паскаль. Это параметр материала.
Сопротивление паропроницанию, параметр слоя. В котором уже известны толщина слоя и материал с его коэф. паропроницаемости. Размерность (м²*ч*Па)/мг. Физический смысл: - сколько паскалей нужно давануть, чтоб через квадратный метр, в час пролез 1 миллиграмм пара.
Например, у полиэтилена Кпаропроницаемости 0,00002 мг/м*ч*Па, а сопротивление паропроницанию пленки толщиной 0,2 мм 10 (м²*ч*Па)/мг
Сколько пара пройдет в стену через полиэтилен 200 мкм.
Возьмем все тот же пример с морозом. Разность давлений 1140Па. В час через квадрат 114 мг. В сутки — 2.7 грамм, а если такой мороз будет стоять месяц, через полиэтилен пройдет 82 грамма пара.
За месяц морозов -30С, через квадратный метр полиэтилена 200 мкм, может пройти до 80 грамм пара.
Если все это сконденсируется (предположение, мы еще не знаем, какая доля пойдет в конденсат), за месяц в стене будет полстакана воды на квадратный метр (еще раз напомню, что стена тут как синоним ограждения, тоже самое будет в полу, потолке).
А если убрать полиэтилен, а наши 54 см стены будут из газосиликата?
Кпаропроницаемости 0,2 мг/(м*ч*Па). В сравнении с полиэтиленом:
Слой полиэтилена толщиной в метр, и слой газосиликата толщиной в ДЕСЯТЬ КИЛОМЕТРОВ — одинаково сопротивляются движению пара.:)
Паросопротивление слоя газосиликата в 54 см 0.54/0.2=2.7 (м²*ч*Па)/мг.
При давлении 1140 Па, через квадратный метр газосиликата слоем 54 см, пройдет 0,42 грамм пара в час.
За месяц морозов -30С, через квадратный метр газосиликата толщиной 54 см, может пройти до 300 грамм пара.
А если защитить наш газосиликат полиэтиленом, то месячная цифра уменьшится до 64 грамм пара.
Как считать влагонакопление
В принципе, у нас все уже есть. Мы определили область, где начинается переход в конденсат. Начиная с этой области и до конца стены, в воду перейдет вся «лишняя» часть пара. Для нашего примера, в стартовой точке (+3С), у нас 6 грамм пара в кубе, в конечной точке 0,5 грамма, соотв. в стене из каждых 6 грамм поступивших 5.5 грамм, останется в виде конденсата. А как посчитать, сколько грамм пара попало в стену, мы уже знаем.
Проблемы в том, что на улице не постоянно -30С, слоев много, поэтому в СП Теплозащита описан алгоритм расчетов влагонакопления ограждений, этому посвещен целый раздел.
Расчет является ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ, причем отдельно по каждому типу помещения (кухня, жилое…) и по каждому ограждению (стены, пол, потолок).
Вкратце алгоритм.
1. Определяется зона максимального увлажнения.
2. Для этой зоны, считается сколько при местном климате накопится конденсата за отопительный сезон. Отдельно, считается накопление за холодную пятидневку. Если, количество влаги не превышает разрешенное для данного материала стены, этот этап считается пройденным.
3. Считают, сколько воды накопленной за зиму, испарится за лето. Смысл этого расчета, предотвратить накопление. Скажем в первую зимовку накопили, но не до предела, а за лето, накопленное не успело высохнуть и в следующую зиму, либо через пару лет — получим недопустимое увлажнение.
Расчет довольно трудоемкий, но в 21 веке выручают калькуляторы. Рекомендую Смарткалк, программа считает строго по СП, я проверял несколько рассчетов вручную..
Пленки, мифы, сторона…
Сразу про стороны (в одну сторону пропускает, в другую нет). Это миф. Все строительные пленки, в обе стороны пропускают одинаково.
Шершавая/гладкая, это просто технология изготовления термоскрепленных полимеров. Гладкий слой — функция, шершавый — армирование (защита, повышение прочности).
Есть случаи, когда это можно с пользой использовать. Например, гидроизоляция. Наибольшая вероятность образования конденсата — в зазоре между финишной кровлей и гидроизоляцией. Нам не нужно копить воду, лучше ее отвести по скату, т. е. гладкой стороной к кровле.
В плане пароизоляции — выбор стороны не имеет смысла. На пароизоляции, никогда не возникает условий для конденсации. Слишком близко к теплу, слишком высокие температуры (смотрим в табличку).
Пароизоляция.
В принципе, для подавляющего количество ограждений, достаточно обычного полиэтилена, 150-200 мкм (лучше 200). Рукав после разрезания, дает полосу шириной 3 метра, для стен, получаем всего 1 шов на комнату.
В Канаде, до сих пор самый ходовой пароизолятор — полиэтилен.
Абсолютная пароизоляция. Не бывает. Нужен металл, хотя бы 0,3 мм, но монтировать такую пароизоляцию придется кувалдой. Вывески на официальных сайтах «пар не пропускает», входят в противоречие с официальными же форумами, где официальные представители дают вполне конкретные сопротивления паропропусканию, для этих «пар не пропускает».
В основе пленок — либо тот же полиэтилен, либо лавсан, плюс армирование. Имеет смысл только если есть сомнения по прочности. Хотя полиэтилен 200 мкм, вещь и так довольно прочная. В стене, без солнечного света, полиэтилен стоит очень долго (за полсотни лет).
В проекте. Применение парозащиты — обязательно.
Гидрозащита.
Задача — пропускать газ (в т.ч. водяной пар), не пропускать жидкость. Простейшая — обычный брезент. Воздух проходит свободно, вода не очень.
Используется в основном для подкровельного пространства, в мансардах. Задача выпустить пар (газ) на улицу, не впустить воду в утеплитель.
В проекте, гидрозащита не нужна.
Ветрозащита.
Основная задача — защита утеплителя от выдувания, пыли. В многоэтажке, был эксперимент. Очень жесткая минвата по мнению производителя — не нуждалась в ветрозащите. Через 7 лет, тепловое сопротивление упало на 20%. Утеплитель действительно не разрушился, его забило пылью.
Простейшая ветрозащита — нетканка с огорода в 2-3 слоя.
В проекте, ветрозащита не нужна.
Прочее по влажности.
Батареи сушат воздух.
Да, да. А солнце встает, потому что петух прокукарекал.
Воздух сушит мороз. Зимой, мы выбрасываем куб воздуха с содержанием 10 грамм водяного пара, а с улицы мы получаем 2-3 грамма пара. С каждым кубом вентиляции, воздух становится суше на 7-8 г/м3.
А какая влажность нужна зимой.
30-50%. Будет выше, будут риски конденсата на холодных поверхностях. Ниже — риски заболеваний. Причем сейчас всерьез обсуждается гипотеза о причине зимних эпидемий гриппа.
http://www.health.com/health/condition-article/0,,20311137,00.html
Shaman believes hes found the answer: Its all about humidity. Absolute humidity, that is, which is particularly low in cold weather.
Шаман (фамилия, не специальность :) ) - заявляет, что нашел причину зимних эпидемий гриппа
Подтверждающие мнение Шамана, по гриппу:
http://m.aerzteblatt.de/news/53603.htm - это достаточно серьезный источник у немцев
Две куклы, одна имитировала кашель, впрыскивалась аэрозоль с вирусами гриппа, другая имитировала дыхание. Оценивалась полученная доза и вероятность заражения.
Далее, оценка количества - обычная ПЦР, активности - фагоцитозные методы (заражают колонию клеток, пораженные - образуют видимые конгломераты - "вирусные бляшки").
"Dabei stellte sich heraus, dass die relative Luftfeuchtigkeit der entscheidende Faktor für die Übertragung der Viren war. Sie hatte zwar nur einen geringen Einfluss auf die Zahl der aufgefangenen Viren, die Infektiosität der Viren war jedoch bei einer niedrigen Luftfeuchtigkeit deutlich höher: Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 23 Prozent oder weniger hatten 70 bis 77 Prozent der Viren ihre Infektiosität behalten.
Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 43 Prozent war der Anteil auf 14 Prozent abgefallen"
Количество вирусов попавших к реципенту - незначительно зависило от влажности.
При влажности <23% 70-77% вирусов сохранили свою инфекционность.
При влажности 43% - доля активных упала до 14%.
Nach einer Stunde waren bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 45 Prozent keine infektiösen Viren mehr nachweisbar. Bei einer Luftfeuchtigkeit von 20 Prozent wurden sie noch 4 bis 5 Stunden später nachgewiesen.
При влажности 45% активных не было через час. При влажности 20 процентов, они были обнаружены, даже от 4 до 5 часов.
При влажности 20%, активные обнаруживались от 4 до 5 часов.
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0057485 - детали эксперимента. Да, все для температуры +20С
Ну и в заключении картинка
Думаю, что пояснений не требует.
