Вплив водяної пари і температури повітря

Всередині будинку, де більшу частину року підтримується температура повітря вище, ніж на вулиці, абсолютна насиченість повітря водяними парами завжди більше його атмосферної насиченості. Люди виділяють пар диханням і шкірою, крім того, вологість збільшується за рахунок кімнатних рослин, приготування їжі, прання білизни, купання та інших причин. Тому пар практично завжди перетікає з приміщення назовні і тільки в літні місяці він може слідувати в зворотному напрямку, коли повітря в кімнатах прогрівається менше, ніж повітря на вулиці.

Справа в тому, що певний обсяг повітря здатний утримувати в собі деяку кількість пара. Так, наприклад, один кубометр повітря, нагрітого до 20 ° С, може містити в собі 17,3 грама водяної пари, що відповідає 100% відносної вологості. Більша кількість пара цей обсяг повітря при даній температурі не вміщає. Коли повітря повністю насичується водяною парою, то при найменшому зниженні температури вода перетворюється назад в рідину. У природі це таке добре нам знайоме явище, як туман. При збільшенні температури повітря і незмінному барометричному тиску його щільність зменшується і він здатний прийняти ще кілька пара, а при зниженні температури, навпаки, щільність повітря збільшується і він витісняє «зайвий» пар. Стає зрозумілим, що в повітрі, наприклад, нагрітому до 20 ° С, в абсолютному значенні міститься більше пара, ніж в повітрі, охолодженому на вулиці, припустимо, до -10 ° С. У теплому повітрі такої температури його може міститися 17,3, а в холодному тільки 2,3 грама при однаковій 100% відносної вологості. Якщо ми зараз на секундочку забудемо, що ця пара знаходиться в повітрі, то стає абсолютно очевидним, що тиск водяної пари всередині теплого приміщення значно перевищує тиск пара на вулиці. Його в кубометрі теплого повітря знаходиться фізично більше, ніж в кубометрі холодного. І що буде відбуватися? Як в сполучених посудинах пар буде перетікати з того місця, де його багато, в те місце, де його мало, а повітря, що знаходиться під однаковим барометральної (атмосферним) тиском і через різницю температур незначно розрізняються по щільності, буде дуже повільно просочуватися в приміщення. Виходить, що водяна пара переміщається в газовому середовищі повітря. Переміщення пара називається диффундирования. Водяна пара дифундує завжди в ту сторону, де нижче температура повітря, тобто через стіни, перекриття та дах на вулицю і в холодні підвали, а більш холодний і щільний вуличне повітря переміщається у зворотний бік і перемішується з більш теплим внутрішнім повітрям приміщення, видавлюючи « надлишок »в атмосферу через витяжку. По ряду причин частка інфільтрації повітря через огороджувальні конструкції значно нижче частки диффундирования пара, а різниця парціальних тисків водяної пари може досягати в звичайних умовах значень більше 1,3 кПа. В основному, через огороджувальні конструкції дифундує пар, а не повітря. Повітряна газове середовище, якої «за бортом» - цілий океан, знаходить собі більш легкі шляхи проникнення в приміщення: через щілини і нещільності дверей, вікон і т. Д.

У житлових мансардних приміщеннях і в неопалюваних горищах. в силу фізичних законів, температура повітря під стелею приміщення вище, ніж температура повітря біля підлоги на 2-4 ° С. Тому більш тепле повітря під стелею здатний утримувати в собі більшу кількість води, ніж повітря над підлогою. Через це диффундирования водяної пари відбувається нерівномірно: більша частина проходить через верхні огороджувальні конструкції (дах і верхню частину стін), менша - через підвальне перекриття і нижню частину стін. Повітря до межі насичений паром при зниженні температури «видавлює» з себе пар і той перетворюється в воду, це називається випаданням роси. Однак в приміщенні стовідсоткове насичення повітря парою буває рідко, часто його відносна вологість буває набагато нижче. Наприклад, в приміщенні при температурі повітря 20 ° С і 50% вологості міститься всього 8,7 гр / м³ водяної пари. Що буде відбуватися, якщо температура повітря знижуватиметься? Абсолютне значення міститься в повітрі пара залишиться колишнім, його як було 8,7 грама, стільки ж і залишилося, але при зниженні температури, а отже, збільшення щільності повітря, зростає величина відносної вологості. При досягненні температури повітря приблизно 9 ° С відносна вологість виросте до 100% і випаде роса. Той же ефект буде, якщо в кімнату внести холодний предмет, що має температуру нижче 9 ° С, він покриється росою. А якщо цим предметом виявиться захисна конструкція будинку (дах, стіна, перекриття)? Роса випаде на їх поверхні або всередині них, тобто в приміщенні з нормальною температурою повітря 20 ° С і 50% вологості, але з холодними огороджувальними конструкціями (з температурою 9 ° С) буде утворитися конденсат. Температура, при якій випадає роса, називається температурою точки роси. Ця температура - величина не постійна і залежить від початкової температури і вологості повітря. Наприклад, повітря, нагріте під дахом сонячним днем, охолоне вночі і при незмінних абсолютної вологості і барометральної (атмосферному) тиску, але при зниженні температури, змінить свою відносну вологість і роса сконденсіруется на внутрішній поверхні покрівлі. Відбудеться несподівана річ, на стелі ви раптом виявите сирі плями від протікання, хоча покрівля абсолютно герметична і дощу не було.

Мал. 2. Влаштування вентиляції підпокрівельного простору (для горищного даху все, можливі, варіанти)

Матеріал огороджувальних конструкцій має властивість паропроникності. Стіни і дах мансардного приміщення спочатку повинні проектуватися таким чином, щоб паропроникність росла від внутрішньої поверхні до зовнішньої. Іншими словами, пар, диффундируя в захисну конструкцію, повинен спочатку зустріти шар з низькою паропроникністю, потім потрапляти в шари з більш високою паропроникністю. Пара повинна насилу потрапляти в конструкції даху і стіни, але вже якщо він туди потрапив, то легко виводитися на вулицю. Що буде, якщо вчинити навпаки, зробити для пара легкий вхід і утруднити вихід? Результат очевидний: в захисної конструкції він і залишиться, змочуючи і руйнуючи будівельний матеріал.

До речі, саме таке розташування матеріалів, з розширенням пір від внутрішньої поверхні до зовнішньої і допомагає видалити пар, ускладнює інфільтрацію холодного повітря в приміщення.

Теплоізоляцію покрівлі забезпечує шар, виконаний із спеціальних матеріалів з низькою теплопровідністю - утеплювачів. Як захисна конструкція, покрівля функціонує в жорсткому температурному режимі, випробовуючи на собі вплив температурних коливань. Її нижня поверхня, наприклад, стеля мансарди, має температуру, близьку до температури в приміщенні. У той же час температура зовнішньої поверхні змінюється в широкому діапазоні від -50 ° С взимку до + 90 ° С в сонячний літній день. При цьому покрівля повинна надійно захищати внутрішні приміщення будівлі від коливань температур, захищаючи взимку від холоду, а влітку від спеки. Установка в покрівлю шару утеплювача повинна зберігати внутрішню температуру приміщення незмінною при будь-якому коливанні температури зовнішнього повітря.

У зимовий період року, а саме в цей час диффундирования найбільш активно, просочуючись крізь стіни і дах, пар проходить кілька температурних зон. Потрапляючи в захисну конструкцію з теплою внутрішньої, він рухається до холодної зовнішній стороні. На шляху руху пар остигає і може досягти температури точки роси. У грамотно сконструйованої мансарді вода і пар повинні бути відведені з утеплювача (або не допущені в нього) і не змінювати (наскільки це можливо) його теплотехнічних властивостей. Відведення водяної пари відбувається за рахунок створення вентиляції прямо над шаром утеплювача. Стійкий вітрової потік буде виконувати дві функції: вуличне повітря, потрапляючи під покрівлю, буде заміщати собою насичений вологою підпокрівельний повітря і вирівнювати температуру підпокрівельного простору, роблячи її близької до температури зовнішнього повітря.

Низька теплопровідність утеплювачів обумовлена наявністю в них пір, заповнених повітрям. Чим більше таких пір, чим дрібніше їх розмір і менша частка в обсязі матеріалу доводиться на його тверду фазу, тим більшим термічним опором буде мати матеріал. Теплозберігаючі матеріали розрізняються за характером пір: пори бувають відкриті і закриті (укладений в закритих порах повітря не повідомляється з атмосферним повітрям безпосередньо). У вентиляційних продухи вплив сталого вітрового потоку на теплозберігаючі здатність матеріалів з переважанням закритих пір невелика. Зате впливаючи на відкриті пори, вітер виносить з них усталений нагріте повітря і частинки самого утеплювача, зводячи утеплюють властивості матеріалу нанівець. Для запобігання негативного впливу вітру на продуваються утеплювачі використовують вітрозахисні покриття. Як вітрозахисту застосовуються різні матеріали, найкраще себе зарекомендували паропроникні мембрани. Це спеціальні перфоровані плівкові покриття, які з одного боку можуть пропускати водяну пару, а з іншого затримувати воду. Накриваючи утеплювач паропроницаемой мембраною, ми добиваємося того, що пар буде віддалятися з утеплювача, а конденсат, що осів на внутрішній стороні покрівельного покриття і в міру накопичення води стікає на утеплювач, не проникне в нього.

Паропроникність мембрани повинна бути вище або дорівнює паропроникності утеплювача. Купуючи утеплювач і мембрану, необхідно звіряти їх технічні характеристики по паропроникності. Інакше все може трапитися з точністю до навпаки: мембрана з меншою, ніж утеплювач паропроникністю залишить водяна пара в товщі утеплювача, який з часом намокне і перестане «утеплювати». У деяких випадках дорогу мембрану можна замінити більш дешевої перфорованої (в дрібних дірочках) поліетиленовою плівкою. Перфорація виводить водяна пара з утеплювача, а діаметр «дірочок» такий, що конденсат не просочується через плівку, так як їй не дозволяє це зробити сила поверхневого натягу води. Однак повторимося, використання перфорованої поліетиленової плівки можливо тільки в тому випадку, якщо її паропроникність вище паропроникності утеплювача.

Зменшення кількості пара, що надходить з приміщення в утеплювач, домагаються пристроєм пароізоляції. Її роблять з паронепроникного матеріалу: пергаміну, поліетиленової плівки та інших плівкових матеріалів. Пароізоляція встановлюється з нижньої (внутрішньої) сторони утеплювача. Іншими словами, водяна пара спочатку повинен зустрітися з пароізоляцією, а вже потім те, що все-таки просочилася, з утеплювачем, пройшовши його, з паропроницаемой мембраною і вже після цього він підхоплюється повітряним потоком і несеться в атмосферу (рис. 3).

Мал. 3. диффундирования водяної пари крізь конструкцію мансардного криши

Невеликий відступ від теми. Пароізоляція, якщо дивитися з приміщення, завжди стає першим конструктивним шаром, наприклад, при установці її в підлозі першого поверху над неопалюваним підвалом вона влаштовується вгорі (під одягом чистого статі), а не знизу (по перекриттю). При поділі приміщень з різними температурними режимами або розмежування приміщення з вулицею пароізоляція повинна бути першим конструктивним шаром з боку теплого приміщення. Як вже говорилося, водяна пара завжди дифундує в сторону більш холодного повітря.

При утепленні мансарди, повністю зробленої по дерев'яному каркасу, пароізоляція встановлюється по всьому контуру приміщення: даху і стін. Тому, особливо при наявності в будинку відкритих сходів, що з'єднує мансарду з нижнім поверхом (поверхами), весь тепле повітря буде накопичуватися саме в мансарді. Вона стане найтеплішим приміщенням будинку. При різній температурі повітря (на поверхах вона буде нижче), але рівною відносній вологості у всьому будинку, пар, ваговій обсяг якого в теплому повітрі мансарди буде більше, стане перетікати на нижні поверхи. Тому необхідно заздалегідь продумати систему вентиляції будинку: змонтувати витяжну трубну вентиляцію (на всіх поверхах, включаючи мансарду) або встановити осушувачі повітря або кондиціонер. Сходи бажано проектувати в окремій сходовій клітці, відгородженій перегородками і дверима.

У мансардах, фронтони яких зроблені з того ж матеріалу, що і стіни, ця проблема не настільки помітна. Водяна пара теплого повітря мансарди буде частково дифундувати крізь стіни мансарди, оскільки фронтони не захищені пароізоляцією, а температура повітря на вулиці помітно нижче, ніж в приміщеннях під мансардою. У таких будинках сходи можна робити відкритими, тобто з'єднують приміщення безпосередньо. І все ж слід постаратися відокремити сходи від самих «влагогенерірующіх» приміщень: кухні і санвузлів. І зрозуміло, ці приміщення в обов'язковому порядку повинні бути забезпечені власною системою вентиляції.

Але найголовніше, це правильно організовані вентиляція і опалення у всьому будинку, ось головна запорука здорового повітря: і дихати буде легко, і конструкції від вогкості НЕ загинє, і температуру всіх приміщень можна регулювати на свій розсуд. Пара повинна дифундувати на вулицю через вентиляційні труби, а не через стіни.

Завдання подкровельной вентиляції наступні:
1. Видалення залишкового водяної пари, що проникає наверх з внутрішніх приміщень.
2. Вирівнювання температури по всій поверхні даху (щоб уникнути утворення льоду на холодних карнизах внаслідок танення снігу над обігріваються поверхнями скатів).
3. Зниження напливу тепла, що виникає під покрівельної обшивкою від дії сонячного випромінювання.

Площа припливних і витяжних отворів, необхідних для вентиляції горищного простору, повинна бути розрахована в залежності від обсягу, функціонального призначення, заданої температури повітря та інших параметрів.

Отже, для горищних дахів сумарну площу припливно-витяжних отворів потрібно приймати не менше 1/300 від площі перекриття (рис. 2).

Висота вентильованих каналів і розміри вхідних і вихідних вентотверстій каналу

Висота вентканала для виведення парообразной вологи, мм

Висота вентканала для виведення парообразной і будівельної вологи, мм

Примітки:
1. Висота вентиляційного каналу прийнята для довжини ската не більше 10 м; при більшій довжині на кожен метр довжини ската слід збільшувати висоту каналу на 10% або додатково передбачати установку витяжних пристроїв (аераційних патрубків).
2. Мінімальний розмір вхідних отворів каналу (на карнизної ділянці) - 200 см² / м.
3. Мінімальний розмір вихідних отворів каналу (на конику) - 100 см² / м.

При монтажі покрівельного покриття потрібно укладати його правильної стороною. Чи не перевертайте листи покрівлі. Зазвичай внутрішня сторона покрівлі шорстка або зроблені інші заходи для боротьби з конденсатом. Навіть у всім нам добре знайомих хвилястих азбестоцементних листів є сторона, що укладається вгору (на вулицю), і сторона, спрямована всередину даху. Верхня сторона шиферу має борозенки для стоку води, а нижня - шорстка. Низ багатьох покрівельних матеріалів виготовлений таким чином, щоб осідає на ній конденсат не збирався в критичну масу води і не стікав по внутрішній стороні покрівлі, а висихав на ній. Або покрівельний матеріал допускає збір конденсату, але в цьому випадку в покрівлі передбачаються канавки для перехоплення стікає по внутрішній стороні води і відведення її на дах на нижележащие листи. Так, наприклад, зроблені листи металочерепиці.

Джерело: «Сучасні покрівлі. Пристрій і монтаж »А. А. Савельєв