В холодные периоды года причина высоких тепловых потерь помещения заключается в разнице наружной и внутренней температур, за счет этого происходит утечка теплоты из строения в окружающую среду. Период поддержания температуры воздуха в помещении выше наружной температуры (в отопительные периоды), влечет за собой перенасыщенность воздуха водяными парами, превышающими атмосферные показатели. Для человеческого организма внутри помещения благоприятная относительная влажность заключается в показателе от 50% до 60%.
Влага, содержащаяся в воздухе помещения, выделяется человеком через кожу и при дыхании, домашними цветами и в бытовом процессе (приготовление пищи, стирка, влажная уборка). Человек всегда теряет какое-либо количество тепла при процессе теплообмена с окружающими строительными конструкциями (стенами, окнами), которые граничат с более холодным наружным показателем воздуха (улицей). При этом, чем холоднее температура поверхности, тем больше она поглощает теплоту, излучаемую человеческим организмом.
Строение должно обладать такими характеристиками теплозащиты, чтобы избыток влаги, находящейся в воздухе, не оставался на внутренних поверхностях конструкции в виде конденсата, при этом человек в помещении не переохлаждался в процессе повышенного теплообмена с холодными наружными поверхностями стен.
В данной статье подробно поговорим о факторах, влияющих на долговечность материала утеплителей и строительных конструкций во время эксплуатации. Расскажем о влиянии водяного пара на эффективность работы теплоизоляционного материала, и что делать, чтобы предотвратить конденсирование влаги на конструкции.
При полном насыщении воздуха в помещении водяным паром при малейшем снижении температурного показателя, пар превращается в жидкость. Понятно, что в воздухе строения, прогретом до 20 градусов, содержится большее количество пара, чем в остывшем, например до -10 градусов, уличном воздухе. Очевидно, что давление паров внутри прогретого помещения превышает давление паров в атмосфере, поскольку кубометр теплого воздуха содержит физически больше паров, чем кубометр холодного.
Далее будет происходить процесс, подобный сообщающимся сосудам: пар будет переходить из места переизбытка в место его недостающее. При этом воздух из-за физической разности температур, находящийся под одним атмосферным давлением, будет достаточно медленно просачиваться в строение. Происходит процесс диффундирования – перемещение водяного пара в газовой среде воздуха.
Газовая среда воздуха проникает в помещение через неплотности в дверях, окнах, через щели и др. А водяной пар диффундирует через ограждающие конструкции строения, в ту сторону, где понижена температура: через перекрытия, стены, крышу, даже в подвалы. При этом уличный холодный воздух, являющийся более плотным, просачивается в обратную сторону, смешиваясь с более теплым воздухом помещения, выдавливая избыток, например через вытяжку, в атмосферную среду.
Диффундирование водяных паров в помещении часто происходит неравномерно, поскольку более теплый воздух в силу физических законов, находится под потолком, соответственно в нем содержится большее количество воды, чем в воздухе над полом. По этой причине, большая часть водяных паров выходит через верхние ограждения (верхняя часть стен, перекрытия, крыша), и значительно меньшая часть – через нижнюю часть стен и подвальное перекрытие. Перенасыщенный водяным паром воздух отделяет от себя пары, которые превращаются в воду, возрастает величина относительной влажности и получается своеобразное выпадение росы на поверхностях.
Приведем пример на предмете, который имеет температуру ниже 9 градусов, занесем его в теплое помещение, и на нем образуется роса. Данным предметом может оказаться ограждающая конструкция деревянного дома, например, крыша, перекрытие либо стена, на внутренней либо наружной поверхности которой выпадет роса. Из данного опыта вынесем понимание того, что при нормальной средней температуре в помещении около 20 градусов и при относительной влажности в 50%, но с достаточно холодными стенами, перекрытием либо крышей (около 9 градусов), сконденсируется влага, то есть образуется температура точки росы.
Температура, при которой образуется роса, не является величиной постоянной, она зависит от влажности воздуха и начальной температуры. К примеру, в солнечный день под крышей прогреется воздух, а ночью, при снижении температуры, станет остывать, и при абсолютной влажности и атмосферном давлении воздух изменит влажность, и на внутренней поверхности кровли можно будет наблюдать сконденсированную росу. Тогда вдруг на потолке в помещении появятся сырые пятна от протечек, при полностью герметичной крыше и в отсутствие дождя.
Нам не по силам бороться с абсолютным содержанием водяных паров в воздухе внутреннего помещения (забудем о кондиционерах и бытовых осушителях воздуха) и с атмосферным давлением, подвластен единственный параметр, являющийся температурой.
Чтобы не происходило образования конденсата на внутренней поверхности нашей кровли, нужно выровнять температурный показатель воздуха с нижней и верхней сторон кровли. Выравнивание воздуха можно обеспечить процессом замещения воздуха внутреннего наружным. Другими словами, обустроить вентиляцию подкровельного пространства (рис.).
Верхние перекрытия (крыша) и стены мансардных помещений утеплены таким образом, чтобы температура поверхности конструкции от температуры внутреннего воздуха помещения отличалась не больше, чем на 4 градуса, а паропроницаемость возрастала в направлении от внутренней поверхности слоя к наружной. Если подробнее, то, диффундируя в конструкцию ограждения, пар, должен сначала встретиться с прослойкой пониженной паропроницаемости, а потом проходить в слои с более высоким показателем паропроницаемости. Водяной пар должен с большим трудом попадать в ограждающую конструкцию, но при попадании достаточно легко выходить на улицу. Если обустроить прослойку иным образом, наоборот, то пар легко войдет в конструкцию и выход его будет затруднительным, то внутри прослойки задержится вода и станет разрушать строительные материалы.
Теплоизоляционный слой в кровле должен работать на сохранение внутренней температуры помещения без изменений, при довольно широком диапазоне колебаний температуры наружного воздуха.
В зимний период диффундирование водяного пара наиболее активно. На пути продвижения через теплоизоляционную прослойку, пар начинает остывать и может достигать температуры точки росы. Грамотно спроектированная конструкция должна воду и пар отводить из слоя утеплителя либо не допускать изменения теплотехнических свойств.
Отводить пары возможно за счет обустройства вентиляции над прослойкой утеплителя. Постоянный воздушный поток будет выравнивать температуру пространства под кровлей, приближая ее к наружной температуре, и будет дополнительно происходить замещение насыщенного влагой воздуха.
Для начала, заметим, что монтаж кровельных покрытий должен выполняться правильной стороной. Правильной стороной в кровельном материале считается внутренняя шершавая сторона кровли, например, асбестоцементные листы, верхняя сторона которых укладывается на улицу и имеет бороздки для стока вод, а внутренняя (нижняя) — шершавая. Такая поверхность не дает собираться оседающему конденсату в массу воды и стекать по внутренней стороне материала кровли, а дает просто высыхать. Внутренняя сторона кровельного материала может быть выполнена таким образом, чтобы собирать конденсат. В производстве предусматривают специальные канавки, которые с внутренней стороны перехватывают стекающую воду и отводят ее на нижележащие листы на крышу.
В мансардных и чердачных помещениях советуют использовать утеплители с пониженной теплопроводностью, чем обусловлено наличием в них, заполненных воздухом пор. Повышенным термическим сопротивлением материал обладает при большом количестве пор, чем больше пор, тем меньше их размер, тем меньше соотношение доли общего объема материала на его твердую часть.
По характеру поры в теплосберегающих материалах бывают открытые, а также закрытые, заключенный воздух в которых не сообщается напрямую с атмосферным воздухом. Воздействие ветрового потока на теплосберегающие характеристики материала утеплителя, в структуре которого преобладают закрытые поры, минимально. Но, воздействуя на материал с открытыми порами, поток выносит из него нагретый воздух, а также частицы самого материала, при этом сводя на нет характеристики утеплителя.
Потребность в проветривании пространства между кровельным основанием и кровлей остается, поэтому для защиты материала утеплителя применяют ветрозащитные покрытия. Лучше всего применять специальные паропроницаемые мембраны (перфорированные пленочные покрытия), но можно использовать и обычную перфорированную полиэтиленовую пленку. Функция мембраны заключается в пропуске водяного пара с одной стороны и задержке воды с другой.
Паропроницаемая изоляция должна быть установлена по всей площади оболочки сооружения непосредственно на слое утеплителя, в пространстве между материалом и воздушным продухом, не соприкасаясь с кровлей. Слой должен быть без повреждений, а места соединений выполняться внахлест и проклеены строительной лентой. Грамотно подобранный паропроницаемый материал предотвратит тепловые утечки и намокание слоя утеплителя. Хороший гидроизоляционный слой должен обладать герметичной верхней поверхностью, а также пористой и абсорбирующей нижней поверхностью.
Паропроницаемость слоя мембраны должна быть равной либо выше паропроницаемости материала утеплителя. Данную информацию можно найти и сравнить в технической документации, приложенной к строительным материалам при приобретении. Если использовать мембрану с меньшей паропроницаемостью, чем утеплитель, то перфорированное покрытие сконденсирует водяной пар в толще материала утеплителя, который впитает в себя избыток воды и перестанет выполнять свою прямую функцию.
В конструкции слоя теплоизоляции должен быть предусмотрен слой пароизоляции, который уменьшит количество впитываемого пара в утеплитель из помещения. Пароизоляционный слой устанавливается с внутренней стороны утеплителя, служит для таких целей полиэтиленовая пленка, пергамин и др. Запомним, что слой пароизоляции, если ориентироваться из помещения, всегда должен быть первым к нам, то есть укладываться последним. Работает данная конструкция таким образом: водяной пар из помещения сначала встречается с пароизоляционным слоем, далее, все что смогло просочиться, через утеплитель, паропроницаемую мембрану, в воздушной прослойке подхватывается потоком воздуха и выносится в атмосферу (рис.).
Правильное построение кровли должно предусматривать проветривание конструкции покрытия, например, через карнизы, торцы здания. Подобная вентиляция работает под воздействием перепада давления воздуха. Помещения санузлов, кухни должны быть обеспечены системой вентиляции. Вытяжные и приточные отверстия, которые необходимы для вентилирования чердачного пространства, рассчитываются площадью в зависимости от объема помещения, заданной температуры воздуха и многих других параметров.
Более подробную информацию о нормативной площади приточно-вытяжных отверстий можно найти в современной нормативной документации. Рекомендации можно увидеть ниже в таблице «Размеры вентиляционных продухов утепленных крыш». В примечание, заметим, что высота вентиляционного канала в таблице принята для длины ската крыши не превышающего 10 метров. При увеличении ската на каждый метр будем прибавлять около 10% на высоту канала либо просто дополнительно предусмотрим установку аэрационных патрубков. Минимальные размеры входных канальных отверстий на карнизном участке принимается площадью 200 см2/м. Размер площади выходных отверстий канала на коньке должен быть не меньше 100 см2/м.
