Паропроницаемость утеплителя: Насколько важен параметр — паропроницаемость в современных видах утепления

Паропроницаемость

Паропроницаемость

   Паропроницаемость — способность материала пропускать или задерживать пар в результате разности парциального давления водяного пара при одинаковом атмосферном давлении по обеим сторонам материала. Паропроницаемость характеризуется величиной коэффициента паропроницаемости или величиной коэффициента сопротивления проницаемости при воздействии водяного пара. Коэффициент паропроницаемости измеряется в мг/(м·ч·Па).

      В воздухе всегда содержится какое-то количество водяного пара, причем в теплом всегда больше, чем в холодном. При температуре внутреннего воздуха 20 °С и относительной влажности 55% в воздухе содержится 8 г водяных паров на 1 кг сухого воздуха, которые создают парциальное давление 1238 Па. При температуре –10°С и относительной влажности 83% в воздухе содержится около 1 г пара на 1 кг сухого воздуха, создающего парциальное давление 216 Па. Из-за разницы парциальных давлений между внутренним и наружным воздухом через стену происходит постоянная диффузия водяных паров из теплого помещения наружу.

В результате в реальных условиях эксплуатации материал в конструкциях находится в несколько увлажненном состоянии. Степень увлажнения материала зависит от температурно-влажностных условий снаружи и внутри ограждения. Изменение коэффициента теплопроводности материала в эксплуатируемых конструкциях учитывается коэффициентами теплопроводности λ(A) и λ(Б), которые зависят от зоны влажности местного климата и влажностного режима помещения.
    В результате диффузии водяных паров в толще конструкции происходит движение влажного воздуха из внутренних помещений. Проходя через паропроницаемые конструкции ограждения, влага испаряется наружу. Но если у наружной поверхности стены расположен слой материала, не пропускающий или плохо пропускающий водяные пары, то влага начинает скапливаться у границы паронепроницаемого слоя, вызывая отсыревание конструкции. В результате теплозащита влажной конструкции резко понижается, и она начинает промерзать. в данном случае возникает необходимость установки пароизоляционного слоя с теплой стороны конструкции.

    Вроде бы всё относительно просто, но про паропроницаемость зачастую вспоминают только в контексте «дышащести» стен. Однако, это краеугольный камень в выборе утеплителя! К нему нужно подходить очень и очень осторожно! Нередки случаи, когда домовладелец утепляет дом, исходя лишь из показателя теплосопротивления, например, деревянный дом пенопластом. В результате получает загнивающие стены, плесень по всем углам и винит в этом «неэкологичный» утеплитель. Что касается пенопласта, то из за своей малой паропроницаемости его нужно использовать с умом и очень хорошо подумать, подходит ли он вам. Именно по этому показателю зачастую ватные или любые другие пористые утеплители подходят лучше для утепления стен снаружи. Кроме того, с ватными утеплителями сложнее ошибиться. Однако, бетонные или кирпичные дома можно без опасений утеплять и пенопластом — в этом случае пенопласт «дышит» лучше, чем стена!

В таблице ниже приведены материалы из списка ТКП, показатель паропроницаемости — последний столбец μ.

Как понять, что такое паропроницаемость, и зачем она нужна. Многие слышали, а некоторые и активно употребляют термин «дышашие стены» — так вот, «дышашими» такие стены называют потому, что они способны пропускать воздух и водяной пар через себя. Некоторые материалы (например, керамзит, дерево, все ватные утеплители) хорошо пропускают пар, а некоторые очень плохо (кирпич, пенопласты, бетон). Выдыхаемый человеком, выделяемый при приготовлении пищи или принятии ванной пар, если в доме нет вытяжки, создаёт повышенную влажность. Признаком этого является появление конденсата на окнах или на трубах с холодной водой. Считается, что если стена имеет высокую паропроницаемость, то в доме легко дышится. На самом же деле, это не совсем так!

       В современном доме, даже если стены сделаны из «дышащего» материала, 96% пара удаляется из помещений через вытяжку и форточку, и только 4% через стены. Если на стены наклеены виниловые или флизиленовые обои, то стены влагу не пропускают. А если стены действительно «дышащие», то есть без обоев и прочей пароизоляции, в ветренную погоду из дома выдувает тепло. Чем выше паропроницаемость конструкционного материала (пенобетон, газобетон и прочие тёплые бетоны), тем больше он может набрать влаги, и как следствие, у него более низкая морозостойкость. Пар, выходя из дома через стену, в «точке росы» превращается в воду. Теплопроводность отсыревшего газоблока увеличивается многократно, то есть в доме будет, мягко говоря, очень холодно. Но самое страшное, что при падении ночью температуры, точка росы смещается внутрь стены, а конденсат, находящийся в стене замерзает. Вода при замерзании расширяется и частично разрушает структуру материала. Несколько сотен таких циклов приводят к полному разрушению материала. Поэтому паропроницаемость строительных материалов может сослужить вам плохую службу. 

  Про вред повышенной паропроницаемости в интернете гуляет с сайта на сайт вот такая статья. Приводить её содержание на своём сайте я не буду в силу некоторого несогласия с авторами, однако избранные моменты хочется озвучить. Так, например, известный производитель минерального утеплителя, компания Isover, на своём англоязычном сайте изложила «золотые правила утепления» (What are the golden rules of insulation?) из 4-х пунктов:

• Эффективная изоляция. Используйте материалы с высоким термическим сопротивлением (низкой теплопроводностью). Самоочевидный пункт, не требующий особых комментариев. 

• Герметичность. Хорошая герметичность является необходимым условием для эффективной системы теплоизоляции! Негерметичная теплоизоляция, независимо от её коэффициента теплоизоляции, может увеличивать потребление энергии от 7 до 11% на отопление здания. Поэтому о герметичности здания следует задумываться ещё на стадии проектирования. А по окончании работ проверить здание на герметичность. 

• Контролируемая вентиляция. Именно на вентиляцию возлагается задача по удалению излишней влажности и пара. Вентиляция не должа и не может осуществляться за счёт нарушения герметичности ограждающих конструкций!

• Качественный монтаж. Об этом пункте, я думаю, тоже нет нужды говорить.

Важно отметить, что компания Isover не выпускает какие-либо пенопластовые утеплители, они занимаются исключительно минераловатными утеплителями, т.

е. продуктами, имеющими наиболее высокий показатель паропроницаемости! Это действительно заставляет задуматься: как же так, вроде бы паропроницаемость необходима для отвода влаги, а производители рекомендуют полную герметичность!

     Дело тут в недопонимании этого термина. Паропроницаемость материалов не предназначена для отвода влаги из жилого помещения — паропроницаемость нужна для отвода влаги из утеплителя! Дело в том, что любой пористый утеплитель не является по сути самим утеплителем, он лишь создаёт структуру, удерживающую истинный утеплитель — воздух — в замкнутом объёме и по возможности неподвижным. Если вдруг образуется такое неблагоприятное условие, что точка росы оказывается в паропроницаемом утеплителе, то в нём будет конденсироваться влага. Эта влага в утеплителе берётся не из помещения! Воздух сам всегда содержит в себе какое-то количество влаги, и именно эта естественная влага и представляет угрозу утеплителю. Вот для отвода этой влаги наружу и нужно, чтобы после утеплителя были слои с не меньшей паропроницаемостью.

   Семья из четырёх человек за сутки в среднем выделяет пар, равный 12 литрам воды! Эта влага из воздуха внутренних помещений никоим образом не должа попадать в утеплитель! Куда девать эту влагу — это вообще не должно никоим образом волновать утеплитель — его задача лишь утеплять! 

 

Пример 1

      Давайте разберём вышесказанное на примере. Возьмём две стены каркасного дома одинаковой толщины  и одинакового состава (изнутри к наружному слою), отличатся буду они только видом утеплителя:

Лист гипсокартона (10мм) — OSB-3 (12мм) — Утеплитель (150мм) — ОSB-3 (12мм) — вентзазор (30мм) — ветрозащита — фасад.

Утеплитель выберем с абсолютно одинаковой теплопроводностью — 0,043 Вт/(м•°С), основное, десятикратное отличие между ними только в паропроницаемости:

Коэф. теплопроводности в климатических условиях Б (худший показатель)  λ(Б)= 0.043 Вт/(м•°С).

Плотность  ρ= 12 кг/м³.

Коэффициент паропроницаемости μ= 0.035 мг/(м•ч•Па)

• Эковата

Коэф. теплопроводности в климатических условиях Б (худший показатель)  λ(Б)= 0.043 Вт/(м•°С).

Плотность  ρ= 35 кг/м³.

Коэффициент паропроницаемости μ= 0.3 мг/(м•ч•Па)

Конечно, условия расчёта я тоже использую абсолютно одинаковые: температура внутри +18°С, влажность 55%, температура снаружи -10°С, влажность 84%.

Расчёт я провел в теплотехническом калькуляторе, кликнув по фото, вы перейдёте прямо на страницу расчёта:

Как видно из расчёта, теплосопротивление обоих стен совершенно одинаково (R=3.89), и даже точка росы у них расположена почти одинаково в толще утеплителя, однако, из за высокой паропроницаемости в стене с эковатой будет конденсироваться влага, сильно увлажняя утеплитель. Как бы ни была хороша сухая эковата, сырая эковата тепло держит во много раз хуже. А если допустить, что температура на улице опустится до -25°С, то зона конденсации составит почти 2/3 утеплителя.  Такая стена не удовлетворяет нормам по защите от переувлажнения! С пенополистиролом ситуация принципиально другая потому, что воздух в нём находится в замкнутых ячейках, ему просто неоткуда набрать достаточное количество влаги для выпадения росы.

    Справедливости ради нужно сказать, что эковату без пароизоляционных плёнок не укладывают! И если добавить в «стеновой пирог» пароизоляционную плёнку между ОSB и эковатой с внутренней стороны помещения, то зона конденсации практически выйдет из утеплителя и конструкция полностью будет удовлетворять требованиям по увлажнению (см. картинку слева). Однако, устройство пароиозяции практически лишает смысла размышления о пользе для микроклимата помещения эффекта «дыхания стены». Пароизоляционная мембрана имеет коэффициент паропроницаемости около 0,1 мг/(м·ч·Па), а порой пароизолируют полиэтиленовыми плёнками или утеплителями с фольгированной стороной — их коэффициент паропроницаемости стремится к нулю.

 

    Но низкая паропроницаемость тоже далеко не всегда хороша! При утеплении достаточно хорошо паропроницаемых стен из газо- пенобетона экструдированным пенополистиролом без пароизоляции изнутри в доме непременно поселится плесень, стены будут влажными, а воздух будет совсем не свеж. И даже регулярное проветривание не сможет высушить такой дом! Давайте смоделируем ситуацию, противоположную прошлой!

 

Пример 2

Стена на этот раз будет состоять из следующих элементов:

Газобетон марки D500 (200мм) — Утеплитель (100мм) — вентзазор (30мм) — ветрозащита — фасад.

Утеплитель выберем точно такой же, и более того, стену сделаем с точно таким же теплосопротивлением (R=3.89).

Как видим, при совершенно равных теплотехнических характеристиках мы можем получить радикально противоположные результаты от утепления одними и теми же материалами!!!  Нужно отметить, что во втором примере обе конструкции удовлетворяют нормам по защите от переувлажнения, не смотря на то, что зона конденсации попадает в газосиликат. Такой эффект связан с тем, что плоскость максимального увлажнения попадает в пенополистирол, а из за его низкой паропроницаемости в нём влага не конденсируется. 

 

    В вопросе паропроницаемости нужно разобраться досконально ещё до того, как вы решите, как и чем вы будете утеплять свой дом!   

 

Слоёные стены

   В современном доме требования к теплоизоляции стен столь высоки, что однородная стена уже не способна соответствовать им. Согласитесь, при требовании к теплосопротивлению R=3 делать однородную кирпичную стену толшиной 135 см не вариант! Современные стены — это многослойные конструкции, где есть слои, выполняющие роль теплоизоляции, конструктивные слои, слой наружной отделки, слой внутренней отделки, слои паро- гидро- ветро-изоляций. В связи с разнообразными характеристиками каждого слоя очень важно правильно их располагать! Основное правило в расположении слоёв конструкции стены таково:

Паропроницаемость внутреннего слоя должна быть ниже, чем наружного, для свободного выходы пара за стены дома. При таком решении «точка росы» перемещается к наружной стороне несущей стены и не разрушает стен здания. Для предотврощения выпадения конденсата внутри ограждающей конструкции сопротивление теплопередаче в стене должно уменьшаться, а сопротивление паропроницанию возрастать снаружи внутрь.

Думаю, нужно это проиллюстрировать для лучшего понимания.

To play, press and hold the enter key. To stop, release the enter key.

        Для этих расчётов я использовал калькулятор на сайте теплорасчёт.рф и данные +23°С внутри, -10°С снаружи.

 

• Черный график показывает падение температуры внутри ограждающей конструкции. Начиная с 23 °С и заканчивая -10 °С.

• Синий график — температура точки росы. Если график точки росы соприкасается с графиком температуры, эти зоны называются зонами возможной конденсации (помечены голубым). Если во всех точках графика температура точки росы ниже температуры материала, то конденсата не будет.

1. На первой картинке приведён расчёт кирпичной стены толщиной 50 см. Видно, что даже однородная стена подвержена образованию конденсата. Он будет образовываться в пустотах, порах кирпича и раствора, при замерзании постепенно разрушая эту стену. В данной зоне конденсат будет образовываться в объёме 4 г/м² в час.

2. Вторая картинка показывает в 3 раза более тёплую и при этом на 10 см более узкую стену, утеплённую 10 см минваты. Коэффициент паропроницаемости возрастает изнутри наружу, и точка росы не формируется в такой стене.

3. Конечно, минвату без штукатурки нельзя оставлять, и на 3-м рисунке мы видим, что штукатурка, обладая более низкой паропроницаемостью, чем минвата, вызывает появление конденсата в наружней части утеплителя. В данном случае это не оень страшно — объём влаги невелик (4г/м²/час) и при повышении температуры на улице до -5°С это явление практически изчезает.

4. Последняя картинка показывает, как совсем не нужно делать! Утеплитель здесь заложен внутри бетонного помещения. Теплопроводность стены получилась, в общем-то такая же, как и на 2-м рисунке, но результат совсем другой! На каждом квадратном метре стены и утеплителя образуется почти по стакану воды каждый час! Стена будет постоянно мокрой, в результате чего она промёрзнет насквозь! Яркий пример неправильной последовательности конструкции стены.

Итак, общее правило можно выразить следующей картинкой.

      Всё, что так или иначе связано с паропроницаемостью, затрагивает понятие «Точки Росы», чему посвящена отдельная статья.

Перевод величин паропроницаемости

     К сожалению, далеко не все производители паропроницаемых и пароограничивающих материалов, мембран и плёнок придерживаются единой меры измерения паропроницаемости, из за чего становится проблематично сравнивать порой одинаковые мембраны по этому показателю, а использовать их во всяческих калькуляторах без предварительной обработки данных производителя и вовсе невозможно!  Этот вопрос я выделил в отдельную статью «Конвертируем паропроницаемость».

Пять видов утеплителей для частного дома: какой выбрать

Содержание:

• По каким критериям выбрать утеплитель.
• Пенополистирол.
• Экструдированный пенополистирол.
• Пенополиуретан.
• Каменная вата.
• Утеплитель на основе расплава кварца.
• Подведём итоги.

На рынке стройматериалов огромный выбор утеплителей, и не всегда понятно, какой лучше выбрать при строительстве дома. Какой материал дольше всех удерживает тепло в доме? Какой самый безопасный? Какой утеплитель подойдёт для стен дома, а какой для фундамента? Сейчас разберёмся.

По каким критериям выбрать утеплитель

Чтобы не ошибиться с видом утеплителя, учитывайте следующие характеристики:

• Теплопроводность. Это способность материала пропускать тепловую энергию. Чем меньше теплопроводность утеплителя, тем дольше тепло будет удерживаться в доме.
• Паропроницаемость. Проживая в доме, мы дышим, готовим еду, принимаем душ. Из-за этого в помещениях образуются влажные испарения, которые могут попасть в утеплитель. При этом важно, чтобы они в нём не задерживались. В противном случае утеплитель отсыреет и потеряет свои теплоизоляционные свойства. Таким образом, чем выше паропроницаемость утеплителя, тем лучше.
• Гигроскопичность. Это способность материала впитывать влагу из воздуха. Её обозначают в процентах от массы или объёма сухого утеплителя. Чем меньше показатель гигроскопичности, тем дольше утеплитель будет сохранять свои теплоизоляционные свойства.
• Прочность. Это способность материала не разрушаться под воздействием нагрузки. Бывает прочность на сжатие и на изгиб. Низкая прочность на изгиб может привести к тому, что при монтаже утеплитель будет ломаться или крошиться. Низкая прочность на сжатие будет причиной того, что после установки утеплитель уменьшится в толщине и будет хуже удерживать тепло.
• Класс горючести. Есть 6 классов горючести строительных материалов:

✓ НГ — негорючие материалы.

✓ Г1 — слабогорючие материалы. Это материалы, которые горят только при непосредственном воздействии огня.

✓ Г2 — умеренногорючие материалы. Они горят самостоятельно в течение 30 секунд.

✓ Г3 — нормальногорючие материалы. Они горят в течение 5 минут.

✓ Г4 — сильногорючие материалы, которые горят дольше 5 минут.

На рынке много утеплителей, которые обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, но при этом обладают классами горючести Г3 и Г4. Никто не запретит вам их использовать, но всегда учитывайте возможные риски. Помните: чем меньше класс горючести утеплителя, тем лучше.

• Биостойкость. Это устойчивость утеплителя к появлению в нём плесени, грибков, а также к воздействию насекомых и грызунов.
• Токсичность. Это наличие в утеплителе вредных химикатов. Он не должен выделять ядовитые вещества и вредить здоровью жильцов дома.

Исходя из вышеперечисленных параметров, мы дадим характеристику утеплителям, выделим их преимущества и недостатки, а также подскажем, какой же лучше.

Существует много видов утеплителей для частного дома, и мы рассмотрим наиболее распространённые из них.

Пенополистирол

Пенополистирол (ППС) представляет собой твёрдую пену, которая состоит из пузырьков воздуха, заключённых в оболочки из полистирола. При этом соотношение следующее: 98% воздуха и 2% полистирола. Ещё в такой вид утеплителя добавляют модификаторы, например, антипирены — вещества, которые повышают пожаробезопасность ППС.

Плиты пенополистирола

Преимущества утеплителя из пенополистирола

• Низкая теплопроводность. Благодаря пузырькам воздуха, из которых состоит пенополистирол, он отлично удерживает тепло в помещении. Его теплопроводность варьируется от 0,037 до 0,042 Вт/(м·К), и этот показатель чуть лучше, чем у минеральной ваты (0,045 Вт/(м·К)). При этом стоит учитывать: чем плотнее полистирол, тем хуже он удерживает тепловую энергию.
• Низкая гигроскопичность. ППС плохо впитывает влагу. Если его погрузить в воду, то он намокнет всего на 4%. Это значит, что если пенополистирол будет взаимодействовать с влажным воздухом, то он не потеряет свои теплоизоляционные свойства.
• Хорошая биостойкость. Пенополистирол искусственного происхождения, а это значит, что в нём не появятся плесень и грибки. Но ППС уязвим к воздействию грызунов. Да, они не едят такой утеплитель, из-за низкой воздухопроницаемости не разводят там потомство, но если ППС будет преградой на пути к пище, то мыши легко его прогрызут.

Недостатки пенополистирола

• Низкая паропроницаемость. Она варьируется от 0,019 до 0,015 мг/(м·ч·Па). Для сравнения: паропроницаемость кирпича — 0,11 мг/(м·ч·Па). Таким образом, кирпичная стена «дышит» лучше, чем плиты из пенополистирола. Если утеплить помещение таким материалом, то влажные испарения не будут выходить из помещения и могут стать причиной сырости и неприятного запаха.
• Низкая прочность. Пенополистирол легко повредить при монтаже. Его показатель прочности на сжатие — от 0,05 до 0,1 МПа, на изгиб — от 0,07 до 0,1 МПа. Да, можно подобрать более плотный, а значит, прочный материал, но мы помним, что чем плотнее ППС, тем хуже он удерживает тепло в доме.
• Низкая пожаробезопасность. Пенополистирол отличается достаточно высоким классом горючести — Г3. Кроме того, он легко воспламеняется, быстро горит, выделяет много дыма и токсичных веществ. Пенополистирол с антипиренами в составе труднее воспламеняется, но горит так же, как и материал без огнезащиты.
• Токсичность. Дело в том, что при температуре 25 ℃ пенополистирол начинает выделять стирол. Это ядовитое вещество, которое способно накапливаться в организме человека и наносить вред его здоровью. Когда утеплитель нагревается ещё больше, выделение стирола тоже увеличивается, поэтому ППС не рекомендуют использовать для теплоизоляции кухни или бани. Кроме стирола в ППС содержатся такие вредные вещества, как бензол, толуол, этилбензол, ацетофенон, формальдегид, метиловый спирт.

Все перечисленные показатели утеплителя из пенополистирола приведены в таблице:

Характеристика	Показатель
Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,037–0,042
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,019–0,015
Гигроскопичность, %	4
Прочность, МПа	на сжатие — 0,05–0,1 на изгиб — 0,07–0,1
Класс горючести	Г3
Биостойкость	Высокая
Токсичность	Умеренная

 

Пенополистирол — это достаточно популярный утеплитель. Спрос на него связан с его относительно низкой ценой и малым весом. Но при этом всегда помните, что такой утеплитель достаточно горючий и при повышении температуры выделяет ядовитые вещества.

Экструдированный пенополистирол

Экструдированный пенополистирол (ЭППС) — это утеплитель, который представляет собой гладкий пластик, внутри которого расположены замкнутые ячейки, заполненные воздухом. Такой утеплитель производят методом экструзии: гранулы полистирола смешивают с пенообразователями, а затем выдавливают из экструдера.

Плиты экструдированного пенополистирола

Преимущества ЭППС

• Низкая теплопроводность. Среди других утеплителей у экструдированного пенополистирола она одна из самый низких — 0,029 Вт/(м·К).
• Высокая прочность. По сравнению с обычным пенополистиролом, ЭППС более прочный. Его прочность на сжатие — 0,25–0,5 МПа, а на изгиб — 0,4–1 МПа. Это связано с тем, что экструдированный пенополистирол обладает однородной структурой, и его ячейки плотно связаны друг с другом.
• Гигроскопичность. Она в 10 раз меньше, чем у ППС и равняется 0,4%. Такой низкий показатель обеспечивает закрытая структура ячеек. Благодаря влагостойкости, экструдированный пенополистирол часто используют в качестве утеплителя для фундаментов и цокольных этажей.
• Биостойкость. На плитах экструдированного пенополистирола не появляются плесень и грибки, но грызуны могут делать в них отверстия.

Недостатки ЭППС

• Низкая паропроницаемость. Экструдированный пенополистирол отличается практически нулевой паропроницаемостью, которая варьируется от 0,007 до 0,008 мг/(м·ч·Па). Поэтому помещения, утеплённые ЭППС, нуждаются в качественной вентиляции, иначе возникнет эффект парника, и на стенах появится сырость и плесень.
• Класс горючести. ЭППС относится к сильногорючим материалам (Г4), но в его состав часто добавляют антипирены, благодаря которым класс горючести снижается до Г3 (нормальногорючий материал).
• Токсичность. При нагревании материала до 25 ℃ ЭППС выделяет стирол и другие вещества, которые со временем могут нанести вред здоровью человека.

Главные показатели утеплителя из экструдированного полистирола указаны в таблице:

Характеристика	Показатель
Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,029
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,007–0,008
Гигроскопичность, %	0,4
Прочность, МПа	на сжатие — 0,25–0,5 на изгиб — 0,4–1
Класс горючести	Г3–Г4
Биостойкость	Высокая
Токсичность	Умеренная

 

Если хотите утеплить фундамент, то хорошим вариантом будет ЭППС: он не впитывает влагу и обладает хорошей прочностью. Но при этом учитывайте высокую горючесть этого материала.

Пенополиуретан

Пенополиуретан (ППУ) — это утеплитель, который состоит из двух компонентов: полиола (многоатомного спирта) и полиизоционата (гидроксильной смолы). При смешивании эти вещества вступают в реакцию, в результате чего образуется вспененный материал с закрытыми ячейками, который внешне напоминает строительную пену. При напылении на поверхность пена затвердевает и обеспечивает её теплоизоляцию. ППУ чаще всего приобретают в заранее заправленных баллонах.

Кровля, утеплённая пенополиуретаном

Преимущества пенополиуретана

• Низкая теплопроводность. Теплопроводность ППУ равняется 0,028 Вт/(м·К). Это один из лучших показателей среди утеплителей. Стоит отметить, что пенополиуретан при нанесении заполняет даже самые маленькие щели, что обеспечивает надёжную теплоизоляцию дома. Также у него отсутствуют швы, а значит, и потенциальные мостики холода.
• Низкая гигроскопичность. Она равняется 1–2 %. Благодаря этому влажность в помещении и погода на улице не влияют на теплоизоляционные свойства ППУ.
• Высокая прочность. По показателям прочности пенополиуретан близок к пенобетону, но проблема в том, что его могут разрушить солнечные лучи. Под воздействием ультрафиолета такой утеплитель становится хрупким, ломким и может терять до 1 мм толщины в год.
• Хорошая биостойкость. В пенополиуретане не заводятся грибки и плесень. Что касается мышей, то они такой утеплитель не едят, прогрызают его с большим трудом, а вот жить и разводить потомство в нём не будут. Это связано с тем, что в такой утеплитель почти не поступает воздух.
• Низкая токсичность. ППУ может выделять ядовитые вещества, но только в момент его напыления. При самостоятельном утеплении следует надеть специальный защитный костюм и маску с подачей чистого воздуха. Когда утеплитель затвердевает, он становится совершенно безопасным.

К преимуществам утеплителя из пенополиуретана также можно отнести то, что его можно наносить на самые сложные по геометрии поверхности. Он отлично прилипает к любым материалам: к бетону, кирпичу, дереву и металлу.

Недостатки пенополиуретана

• Низкая паропроницаемость. ППУ почти не пропускает пар, из-за чего дом может превратиться в «термос», в котором будет накапливаться влажность и плесень. Чтобы этого не произошло, особое внимание уделите вентиляции.
• Горючесть. Такой утеплитель относится к нормальногорючим материалам (Г3).

Сводная таблица с показателями утеплителя из пенополиуретана:

Характеристика	Показатель
Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,019–0,035
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,02–0,05
Гигроскопичность, %	1–2 %
Прочность, МПа	на сжатие — 0,18 на изгиб — 0,59
Класс горючести	Г3
Биостойкость	Высокая
Токсичность	Низкая

 

Благодаря отличным характеристикам и лёгкому весу, утеплитель из пенополиуретана используют для всех элементов дома: стен, кровли, потолков, полов и вентилируемых фасадов. Недостатки такого утеплителя — это его горючесть и низкая паропроницаемость. Этим страдают все вышеописанные теплоизоляционные материалы.

Каменная вата

Другое название такого утеплителя — базальтовая вата. Это связано с тем, что сырьём для этого теплоизоляционного материала служат горные породы, в частности, базальт. Его плавят в специальной печи, а из полученной массы вытягивают волокна. Их соединяют связующими компонентами в материал нужной консистенции и формы. Затем спрессованные волокна помещают в камеру полимеризации, где при температуре 200 °С они затвердевают, а уже потом их нарезают на рулоны или плиты.

Плиты каменной ваты

Каменная вата обладает следующими преимуществами:

• Низкая теплопроводность. Она варьируется от 0,035 до 0,042 Вт/(м·К). Дело в том, что каменная вата состоит из хаотически расположенных волокон, между которыми есть воздушные прослойки. Благодаря им тепловая энергия задерживается в утеплителе, а в доме поддерживается комфортный микроклимат.
• Высокая паропроницаемость. Благодаря ей влага, содержащаяся в воздухе, без проблем просачивается через теплоизоляционный материал, и в доме не появляются сырость и плесень. Паропроницаемость утеплителя из каменной ваты — 0,25–0,35 мг/(м·ч·Па).
• Низкая гигроскопичность. Мы уже знаем, что сырой утеплитель — плохой утеплитель. Но каменная вата не боится влаги: её гигроскопичность — всего 0,095 %.
• Высокая прочность. Благодаря хаотично расположенным волокнам, каменная вата обладает высокой прочностью. Прочность на сжатие — 0,08 МПа, на изгиб — 0,15 МПа.
• Негорючесть. Само название каменной ваты указывает на то, что она не горит. Разве что плавится при температуре 750 °С. Также она не выделяет ядовитых веществ и может служить преградой на пути открытого огня.
• Высокая биостойкость. Каменная вата непривлекательна для бактерий, плесени, насекомых и грызунов.
• Нетоксичность. Каменная вата не содержит вредных веществ, опасных для здоровья человека.

Основные характеристики утеплителя из каменной ваты представлены в таблице:

Характеристика	Показатель
Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,035–0,042
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,25–0,35
Гигроскопичность, %	0,095
Прочность, МПа	на сжатие — 0,08 на изгиб — 0,15
Класс горючести	НГ
Биостойкость	Высокая
Токсичность	—

 

У каменной ваты нет недостатков: она отлично удерживает тепло, пропускает пар, не впитывает влагу и совершенно не горит. Это оптимальный вариант для теплоизоляции дома.

От плотности каменной ваты зависит то, какой утеплитель лучше выбрать для стен, кровли или фасада:

• Материал плотностью до 35 кг/м3 подходит для утепления кровли.
• Плиты плотностью от 35 до 75 кг/м3 применяют для внутренних стен, перегородок, пола и потолка.
• Каменную вату плотностью от 75 до 125 кг/м3 используют для устройства вентилируемого фасада.

Утеплитель на основе расплава кварца

Это теплоизоляционный материал, который изготавливают из кварцевого песка, стекла, известняка и доломита. Эти компоненты плавят в печи и затем вытягивают в длинные тонкие волокна. Затем их соединяют между собой полимерами и нарезают на маты или рулоны. До сих пор у всех на слуху старое название такого утеплителя —  стекловата. В настоящее время его не используют, так как современные материалы изготавливают по новым технологиям и в качестве основы берут расплав кварца.

Рулон утеплителя на основе расплава кварца

Преимущества кварцевой ваты

• Низкая теплопроводность. Она почти такая же, как и у каменной ваты — 0,038–0,046 Вт/(м·К).
• Высокая паропроницаемость. Она выше, чем у каменной ваты — 0,5–0,54 мг/(м·ч·Па). Благодаря этому в помещении поддерживается комфортный микроклимат.
• Низкая гигроскопичность. Она равняется 1,7 %. Этот показатель выше, чем у каменной ваты, но ниже, чем у пенополистирола.
• Высокая прочность. Можно смело сгибать и растягивать плиты и рулоны при монтаже — заломов не останется.
• Высокая биостойкость. Кварцевая вата не боится плесени и других микроорганизмов. Из-за стеклянных частиц в её составе этот материал непривлекателен и для грызунов.
• Класс горючести. Утеплитель на основе кварца относится к негорючим материалам. При этом он не выделяет ядовитых веществ, но спекается при температуре 450 °С.
• Нетоксичность. В состав кварцевой ваты не входят ядовитые вещества.

Все показатели такого вида утеплителя есть в таблице:

Характеристика	Показатель
Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,038–0,046
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,5–0,54
Гигроскопичность, %	1,7
Прочность, МПа	На растяжение: 1,3–1,9
Класс горючести	НГ
Биостойкость	Высокая
Токсичность	—

 

То, какой утеплитель из кварцевой ваты лучше использовать для той или иной части дома, зависит от его плотности. Рулонами лучше утеплять горизонтальные поверхности: пол, потолок, перекрытия. Более плотные и твёрдые плиты подойдут для утепления стен, фасадов и перегородок.

Подведём итоги

Чтобы понять, какой утеплитель выбрать для вашего дома, воспользуйтесь таблицей.

	ППС	ЭППС	ППУ	Каменная вата	Утеплитель на основе расплава кварца
Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,037–0,042	0,029	0,019–0,035	0,035–0,042	0,038–0,046
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,019–0,015	0,007–0,008	0,02–0,05	0,25–0,35	0,5–0,54
Гигроскопичность, %	4	0,4	1–2	0,095	1,7
Прочность, МПа	на сжатие: 0,05–0,1 на изгиб: 0,07–0,1	на сжатие: 0,25–0,5 на изгиб: 0,4–1	на сжатие: 0,18 на изгиб: 0,59	на сжатие: 0,08 на изгиб: 0,15	на растяжение: 1,3–1,9
Класс горючести	Г3	Г3–Г4	Г3	НГ	НГ
Биостойкость	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
Токсичность	Умеренная	Умеренная	Низкая	—	—

 

В зависимости от места утепления, лучше использовать следующие теплоизоляционные материалы:

• Для фундамента лучше всего подойдёт ЭППС. Это связано с его высокой прочностью и низкой гигроскопичностью. При этом стоит учитывать, что это горючий материал.
• Для фасада лучше всего выбрать ППС или минеральную вату. Но мы всё-таки советуем минеральную вату, так как она не горит и не выделяет ядовитых веществ.
• Стены изнутри можно утеплить практически любым материалом: каменной ватой, ватой на основе расплава кварца, ППС, ЭППС, а также пенополиуретаном. Но последние три варианта проигрывают по паропроницаемости и пожаробезопасности.
• Лучшие утеплители для кровли — это каменная вата или вата на основе расплава кварца. Они хорошо удерживают тепло, «дышат», плохо впитывают влагу и обладают хорошей прочностью. А главное, они совершенно не горят и не выделяют ядовитых веществ.

Паропроницаемость

Такие термины, как «пароизоляция» или «замедлитель испарения», знакомы большинству из нас, даже если мы не совсем понимаем их различия. Они описывают паропроницаемость материала — его способность предотвращать или пропускать через себя водяной пар. Материалы с высокой паропроницаемостью пропускают много водяного пара; материалы с низкой паропроницаемостью блокируют прохождение через них части или всего водяного пара и называются «замедлителями пара» или «пароизоляторами».

Количество водяного пара, проходящего через материал, зависит не только от паропроницаемости этого материала, но и от количества водяного пара (также называемого давлением пара) на каждой стороне материала. Проще говоря, паропроницаемость может быть определена в лаборатории с помощью испытаний, в ходе которых известная площадь и толщина материала подвергается воздействию известной температуры и градиента давления пара или RH (относительной влажности) с обеих сторон. Влага перемещается от влажной к сухой, а градиент давления пара описывает, насколько сильно «тянет» одна сторона стены по сравнению с другой стороной. Чем больше разница в градиенте давления между сторонами, тем сильнее притяжение пара.

Испытание на проницаемость

ASTM E96 («Стандартные методы испытаний материалов на паропроницаемость») описывает два испытания, обычно называемые испытаниями «влажная камера» и «сухая камера». В тесте смачиваемой чашки воздух на одной стороне материала является почти обычным воздухом (относительная влажность 50 % при 25 ° C / 77 ° F), в то время как воздух с другой стороны является насыщенным (относительная влажность 100 %). В тесте в сухой чашке с одной стороны также используется обычный воздух (относительная влажность 50 % при 25 ° C / 77 ° F), а с другой стороны либо влагопоглотитель, либо воздух при относительной влажности 0 %.

Результаты этих тестов в конечном итоге находят отражение в кодексах и стандартах. Какой тест используется, должен зависеть от того, будет ли тестируемый материал использоваться внутри или снаружи здания. Например, во многих климатических условиях материал снаружи здания будет подвергаться более высокой относительной влажности, как и следовало ожидать во время дождей и в более тропических климатических условиях. В этих случаях испытание смачиваемым стаканом, вероятно, является более подходящим испытанием для строительных материалов, предназначенных для использования снаружи ограждения. Внутри, где воздух более сухой, испытание в сухом тигле лучше покажет ожидаемую производительность.

Диффузия Путаница

Размышляя о проницаемости, важно помнить, что существует разница между парами, переносимыми воздушными потоками через инфильтрацию или эксфильтрацию, и диффузией паров, которая не зависит от движения воздуха. Диффузия пара, описываемая законом идеального газа, представляет собой активность молекул воды в воздухе, сталкивающихся друг с другом и с поверхностями. Степень, в которой диффузия приводит к проникновению молекул воды в поверхности, с которыми они сталкиваются, и через них зависит от того, насколько проницаемы поверхности.

Но диффузия, как правило, медленный процесс. Гораздо более быстрый способ проникновения молекулы воды в стену — это направить поток воздуха в отверстие в этой стене, например, в пространство вокруг электрической розетки или оконного косяка. Инфильтрация или эксфильтрация могут перемещать на несколько порядков больше водяного пара, чем только диффузия пара. Отсюда недавнее снижение внимания к пароизоляции в высокоэффективных зданиях в пользу воздушных барьеров . Пароизоляция предназначена для предотвращения диффузии пара, тогда как воздушные барьеры предназначены для предотвращения инфильтрации или эксфильтрации воздуха, независимо от того, сухой он или влажный.

Применение паропроницаемости

(Примечание к таблице: в приведенной ниже таблице показателей проницаемости для обычных строительных материалов более низкие значения указывают на более низкую проницаемость, чем более высокие значения. При оценке конкретных сборок обратите внимание, что относительная влажность и толщина материала могут повлиять на показатель проницаемости.)

Важно знать паропроницаемость материалов, используемых в сборке стены, чтобы водяной пар случайно не задерживался внутри стены.

Забудем на минуту о том, является ли пароизоляция хорошей идеей, общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы размещать любые пароизоляционные материалы на теплой стороне ограждения. Таким образом, не говоря о том, что он вам нужен, если указана пароизоляция, она должна быть на внутренней стороне стены в жарком климате и на внешней стороне стены в прохладном климате.

В жарком климате влажный внутренний воздух, попадающий в ниши стен или стропил, может конденсироваться при контакте с более холодной поверхностью обшивки. Если эта влага не может относительно легко высохнуть, это может привести к плесени и гниению деревянных компонентов.

Аналогичным образом, в прохладном климате водяной пар во влажном наружном воздухе, который проникает в стену и встречается с пароизоляцией, такой как виниловые обои, нанесенные на холодную, кондиционируемую поверхность гипсокартона, почти наверняка вызовет конденсацию и образование ловушек. влага между обоями и гипсокартоном, что может привести к образованию черной плесени под обоями. Это общая проблема в жарком и влажном климате, например, на юго-востоке США, но мы провели исследование, которое показало наличие конденсата на внутренней полиэтиленовой пароизоляции даже в климатической зоне 5 с облицовкой, накапливающей влагу, такой как непосредственно приклеенный камень.

Корпуса должны быть спроектированы таким образом, чтобы они высыхали как минимум в одном направлении — внутрь или наружу, в зависимости от того, в какой климатической зоне вы находитесь, и от свойств материалов корпуса. Это подчеркивает важность рассмотрения всего узла при проектировании высокоэффективной стены или крыши. Диффузия пара через корпус контролируется наименее паропроницаемым материалом. Таким образом, если вы проектируете паронепроницаемый корпус, но включаете один паронепроницаемый слой — пароизоляцию, — он будет препятствовать проникновению всего пара внутрь или наружу корпуса через этот слой. Некоторые ученые называют такой анализ «паровым профилем» сборки, потому что он описывает, каким образом стена может высохнуть из любого заданного слоя. Если он не может высохнуть или высохнуть, это проблема.

Проницаемость варьируется от материалов с высокой проницаемостью (таких как некоторые упаковочные материалы, латексная краска, минеральная или стекловолоконная изоляция и гипсокартон) до парозащитных материалов (таких как облицовочная крафт-бумага на войлочной изоляции) до паронепроницаемых материалов (таких как полиэтилен толщиной 6 мил и большинство самоклеящихся мембран), которые эффективно блокируют прохождение водяного пара.

Напыляемая пена раньше считалась непроницаемой, но сейчас существует множество различных формул. Полфунтовая пена с открытыми порами достаточно паропроницаема и не будет контролировать движение пара. Даже пена с закрытыми порами в некоторой степени проницаема до толщины примерно 2 дюйма, после чего она считается пароизоляцией.

Умные пароизоляционные материалы

Существуют также материалы, называемые «умными пароизоляционными материалами», проницаемость которых зависит от относительной влажности окружающей среды. В более сухой среде с низкой относительной влажностью они будут действовать как пароизоляция. Но если относительная влажность увеличивается из-за, например, протечки воды в ограждение, то паропроницаемость умной пароизоляции увеличится и позволит больше просыхать.

Наиболее распространенным интеллектуальным замедлителем испарения является крафт-бумага на войлочной изоляции. Бумага закрыта для пара, если полость стенки не намокнет, и в этот момент бумага становится открытой для пара, что позволяет высохнуть. Существуют также пластиковые пленки, которые будут вести себя так же, часто с более широким диапазоном паропроницаемости. MemBrain компании CertainTeed является одним из примеров в Северной Америке, но есть и другие, многие из которых до сих пор используются только в Европе. 9Подробнее о строительстве здесь другие преимущества включают снижение эффекта теплового моста и повышение влагостойкости собранной конструкции. Паропроницаемая наружная изоляция, такая как минеральная плита или пенополистирол, является одним из таких продуктов, которые можно использовать для достижения этих преимуществ. Однако существует неопределенность в отношении влияния поступающей внутрь влаги и взаимодействия повышенных температур обшивки на влагостойкость здания.

Влага, поступающая внутрь, вызывает серьезное беспокойство только тогда, когда смоченная влагоемкая облицовка подвергается воздействию повышенного уровня солнечной радиации. Повышенные температуры облицовки создают высокое давление паров, которые загоняют влагу в сборку стены. Чтобы смягчить проникающую внутрь влагу, достаточно использовать водостойкий барьер с низкой проницаемостью (WRB). Однако это также препятствует вытеканию влаги наружу. Сложность возникает, когда во время отопительного сезона вытекание влаги наружу блокируется WRB, что может привести к конденсации. Альтернативой минимизации скопления влаги является либо повышение температуры поверхности обшивки (с использованием внешней изоляции), либо обеспечение возможности высыхания обшивки наружу. Чтобы решить эти проблемы, Building Science Corporation (BSC) провела серию гигротермических моделей для городов, представляющих ряд различных климатических зон (климатические зоны Министерства энергетики США 1, 3, 4, 5 и 7). Параметрическое исследование было проведено для оценки диапазона воздействия различных уровней внешней изоляции (0″, 1″, 2″, 4″ минеральной плиты, R4 на дюйм) и проницаемости (0,1, 1, 10, 50) ВРБ. Другие модулируемые переменные включают наличие внутренней пароизоляции (полиэтиленовый лист, крафт-бумага), тип структурной обшивки (фанера или ОСП) и скорость воздухообмена зазора за кирпичной облицовкой (1-4 воздухообмена в час).

Исследовательская группа обнаружила, что проницаемость WRB в диапазоне от 1 до 10 обеспечивает достаточное регулирование проникновения внутрь влаги, сохраняя при этом возможность наружной сушки во всех климатических зонах, от 1 до 7, с наружной изоляцией толщиной не менее 1 дюйма (R4). ). Однако WRB с очень низкой проницаемостью (менее 1 проницаемости) не следует использовать, если не обеспечена внешняя изоляция толщиной 1 дюйм или более. Команда рекомендует, чтобы в климатических зонах 6 и 7 использовалось внешнее изоляция не менее 2 дюймов. WRB с высокой проницаемостью (50 проницаемости) не следует использовать с паропроницаемой внешней изоляцией с облицовкой резервуара, которая подвергается воздействию повышенных уровней дождя. . Низкопроницаемая внутренняя пароизоляция приводит к повышенному содержанию влаги (MC) в обшивке за счет улавливания поступающей внутрь влаги. Следует избегать внутренних пароизоляционных слоев с низкой проницаемостью.

Раздел 1.0 содержит полное описание исследовательского проекта и обоснование исследований, а также стоимость. Раздел 2.0 подробно описывает метод исследования BSC, подход, ключевые вопросы исследования, которые были рассмотрены, и процедуры, используемые для анализа проблем. В Разделе 3.0 описывается анализ, который будет выполнен, а в Разделе 4.0 подводятся итоги.

1 Постановка задачи

1.1 Введение

Влагостойкость стен с более высокими значениями коэффициента теплопроводности полостей с использованием проницаемой изоляции, особенно в домах с более низкой скоростью воздухообмена, плохо изучена. Теоретически ожидается, что повышенный риск смачивания при утечке воздуха и снижение потенциала диффузионного высыхания повысят риск влажности (Straube & Smegal, 2009).), но доступно мало исследований для более качественной количественной оценки этого риска. Добавление изоляционной обшивки к существующим стенам с такими характеристиками является одним из способов дальнейшего повышения теплового сопротивления этих конструкций. Однако по другим причинам эти изделия для наружной изоляционной оболочки могут снижать возможность высыхания сборки наружу. Доступны изоляционные оболочки с различной проницаемостью от очень высокой (т. е. более 70 единиц проницаемости США) до очень низкой (т. е. менее 0,1 проницаемости США). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить обстоятельства, при которых паропроницаемая изолирующая оболочка, определяемая как имеющая проницаемость более 5 перм (IRC, 2012) (например, минеральная вата, стекловолокно), предпочтительнее, чем менее проницаемая. товар. Это исследование также включает в себя рассмотрение влияния нескольких распространенных типов облицовки, таких как виниловый сайдинг, штукатурка, дерево, фиброцементный сайдинг и кирпич.

Самая большая проблема, связанная с паропроницаемыми изоляционными покрытиями, — это попадание влаги внутрь, вызванное солнечным излучением, попадающим на смоченную влагоемкую облицовку, проблема, которая возникает во всех климатических условиях. Когда смачиваемая оболочка резервуара подвергается воздействию повышенного солнечного излучения, за поверхностью оболочки создается высокое давление пара. Это высокое давление пара приводит к высыханию наружу, но также создает движение пара внутрь, особенно если в помещении кондиционируется воздух с более низким давлением пара. Паропроницаемость атмосферостойкого барьера (WRB), а также любой конструкционной обшивки (например, OSB, фанера и т. д.) может ограничивать проникновение пара внутрь, но степень ограничения пара неизвестна, и влияние на влагостойкость стены сборка не была определена количественно в таких обстоятельствах. Сложность возникает, когда WRB с низкой паропроницаемостью используется в холодном климате, где могут возникать потоки пара наружу. WRB с низкой проницаемостью без изолирующей оболочки с паропроницаемой изоляцией полости приводит к снижению температуры оболочки, что может привести к образованию конденсата. Чтобы смягчить это, необходимо либо повысить температуру обшивки за счет использования внешней изоляции, либо использовать более паропроницаемый WRB, чтобы обеспечить сушку наружу. Однако идеальный диапазон проницаемости WRB и внешней изоляции точно не определен и не понятен.

В настоящее время существует ряд рентабельных вариантов модернизации существующего фонда зданий, но они выходят за рамки данного проекта. Добавление внешней изолирующей обшивки часто является непомерно дорогостоящим; однако удаление облицовки является необходимым шагом для доступа к обшивке. Добавление внешней изоляции оправдано только в определенных обстоятельствах: изношенная облицовка, требующая замены (при этом добавление номинального количества внешней изоляции приводит к небольшим дополнительным затратам), или владелец здания, желающий значительно снизить энергопотребление конструкции, вызванное низким тепловым сопротивлением ограждающих конструкций. Результаты этого исследовательского проекта могут быть в равной степени применимы к новому строительству с аналогичными параметрами.

1.2 Исходная информация

Другие специалисты провели обширные исследования воздействия паров, поступающих внутрь стеновых конструкций. Исследования показали, что накопление влаги во внутренней отделке, вызванное проникающей внутрь влагой, может создавать проблемы с влагостойкостью стен в сборе (Wilson 1965, TenWolde and Mei 1985, Straube and Burnett 1995, Pressnail et al. 2003, Dérome et al. 2010, Дером и Саненежад, 2010 г., Кармелие и Дером, 2012 г.). Было обнаружено, что это явление происходит во всех климатических условиях (от жаркого и влажного до холодного и сухого климата) и в различных стеновых конструкциях, причем в разной степени.

Исследователи предложили множество стратегий для смягчения последствий внутренней диффузии пара, таких как вентиляция за облицовкой резервуара или использование парозадерживающих мембран WRB. Однако использование пароизоляционных мембран может привести к проблемам с конденсацией в зимнее время в модернизированных домах с проницаемой изоляцией полостей и без внешней изоляции. Изоляция полости приводит к снижению температуры оболочки, что может, в зависимости от внутреннего и внешнего климата, привести к тому, что температура оболочки достигнет температуры ниже точки росы внутреннего воздуха. Хотя диффузия пара может создавать проблемы с конденсацией, наиболее серьезной проблемой является конденсация при утечке воздуха (Quirouette, 19). 85; КБР 5 А.Дж. Уилсон, 1960; КБР 23 А.Дж. Wilson, 1961), которые могут переносить больше влаги, чем диффузия пара.

Несмотря на обширные исследования проникающей внутрь влаги, вызванной солнечным излучением, необходимы дополнительные исследования. В этой исследовательской работе. Building Science Corporation (BSC) исследовала влияние использования паропроницаемой изоляционной обшивки на существующие здания. Поддержание оболочки при более высоких температурах изменит зависящую от температуры паропроницаемость, изотерму сорбции, относительную влажность (RH) и способность к осушке. Точно так же более высокая температура оболочки может также представлять повышенный риск биоразложения, поскольку она более подвержена росту плесени и гниению при наличии достаточной влажности.

1.3 Актуальность для Целей Building America

В целом, целью программы Building America Министерства энергетики США (DOE) является «сокращение потребления энергии в домашних условиях на 30%-50% (по сравнению с энергетическими кодексами 2009 года для новых домов и старых домов). — модернизация использования энергии для существующих домов)». С этой целью мы проводим исследования для «разработки готовых к рынку энергетических решений, которые повышают эффективность новых и существующих домов в каждой климатической зоне США, повышая при этом комфорт, безопасность и долговечность». ¹ Добавление внешней изоляции позволяет увеличить коэффициент теплопроводности стены больше, чем это было бы достижимо в стандартной конструкции каркаса из стержней 2×4 дюйма или 2×6 дюймов.

Добавление дополнительных 1,25 дюйма непрерывной паропроницаемой наружной изоляционной оболочки может обеспечить дополнительную R5 для сборки стены, при этом значительно уменьшая влияние теплового моста. На конструкции рамы с центральной стойкой размером 2×4 дюйма и шириной 16 дюймов с изоляцией из батистов R13 это приводит к 30-процентному сокращению потерь энергии в месте кондиционирования воздуха через непрозрачную стеновую сборку. Увеличение толщины наружной изоляционной обшивки только увеличивает экономию энергии. Кроме того, добавление внешней изоляции снижает склонность к образованию конденсата в холодную погоду на обратной стороне обшивки конструкционной стены, а также обеспечивает превосходную изоляцию за счет минимизации тепловых мостов. Эти факторы снизят потребление энергии за счет повышения прочности и срока службы, а также значительно сократят потребление энергии для кондиционирования пространства в течение всего срока службы корпуса.

Внедрение наружных изоляционных стеновых систем легко включить в модернизацию любого жилого дома, требуя лишь незначительной детализации вокруг проходов в стенах и оконных проемов. При использовании в сочетании с другими рекомендуемыми системами с высоким коэффициентом теплопередачи (Straube and Smegal, 2009) использование проницаемой наружной изоляционной оболочки может значительно снизить потребление энергии в жилых домах для кондиционирования воздуха, помогая достичь целей Building America на 30–50%. % снижения энергопотребления.

1.4 Экономическая эффективность

Для обеспечения экономической эффективности предложений по модернизации был проведен подробный анализ BEopt. Каждой предлагаемой сборке стены будет назначена стоимость по сравнению со стандартной конструкцией. Эти затраты будут разработаны в сотрудничестве с прототипом BSC и создателями сообщества. Важно отметить, что если стратегия внешней изоляции будет принята для проекта реконструкции здания, дополнительные затраты на добавление номинальной толщины внешней изоляции и применение WRB с желаемой паропроницаемостью будут очень небольшими, поскольку затраты на облицовка, обшивка и т. д., уже включенные в реконструкцию здания. Однако, если единственной целью модернизации является увеличение общей теплопроводности стены, то сопутствующие затраты на предлагаемую модернизацию будут значительно выше.

Нельзя не учитывать, что изначально несколько более дорогая система, возможно, придется внедрять для экономии значительного количества энергии в течение всего срока эксплуатации конструкции, что будет гораздо дольше, чем стандартная закладная. Исследования показали, что стены, значение R которых превышает 35, могут окупиться в финансовом отношении в течение срока действия первоначальной ипотеки за счет экономии энергии и сокращения выбросов парниковых газов (Grin, 2008). Поскольку ограждение здания спроектировано так, чтобы потреблять меньше энергии, экономия энергии и выбросов парниковых газов распространяется на весь срок службы здания, а не только на срок первоначальной ипотеки или кредита на модернизацию.

Повышение влагостойкости и долговечности сборки также добавит к уравнению анализа стоимости жизненного цикла, поскольку потребуется снижение затрат на ремонт и восстановление, вызванное биоразложением. Более того, чем дольше прослужит сборка, тем больше энергии она будет потреблять в течение срока службы и тем больше будет первоначальная экономия за счет повышения энергоэффективности. Надлежащая детализация сборки также важна для обеспечения того, чтобы в течение срока службы сборки, поскольку компоненты требуют замены (например, окна и двери), сборка легко допускала эти замены без риска повреждения.

1.5 Компромиссы и другие преимущества

Преимущества использования правильно детализированной и установленной паропроницаемой наружной изоляции при модернизации с паропроницаемой изоляцией полости по сравнению с кодовой стеной заключаются в следующем:

• Более высокий R -value
• Снижение затрат на кондиционирование помещения
• Повышенная прочность и срок службы корпуса
• Повышенная герметичность
• Повышенный комфорт для пассажиров.

Каждый из этих компонентов взаимосвязан. Повышенное значение R-фактора и воздухонепроницаемость повышают энергоэффективность и комфорт пассажиров за счет уменьшения сквозняков и повышения температуры поверхности. Дополнительная долговечность системы снижает требования к техническому обслуживанию, увеличивает срок службы конструкции и устойчивость к возможным условиям эксплуатации в доме.

2 Эксперимент

2.1 Исследовательский вопрос

Этот проект дал ответы на следующие исследовательские вопросы.

1. Какие изоляционные покрытия доступны для модернизации, каковы характеристики их материалов в отношении теплового сопротивления и паропроницаемости, и какие крепления для облицовки можно использовать?
2. Каковы характеристики существующих сборок? (Примечание: мы опишем два наиболее распространенных узла, которые, вероятно, будут модернизироваться в холодных и жарких климатических зонах.)
3. Какой диапазон типов облицовки является общим для существующих сборок?
4. Какие типы внутренних пароизоляционных слоев распространены и какова их проницаемость?
5. Какова воздухонепроницаемость этих узлов?
6. Каковы вероятные решения по модернизации и какие рекомендации следует установить в отношении воздухонепроницаемости, водозащиты, тепловых характеристик и паропроницаемости?
7. Какие рекомендуемые решения? (Примечание: мы определим, как функции ограждения здания (контроль воздуха и т.

   No related posts.