В последние годы все чаще при осуждении технологии использования строительных материалов, а именно теплоизоляционных конструкций можно услышать о необходимости «дыхания стен». Причем об этом говорят все, как профессионалы, так и обычные обыватели, совсем ничего не знающие ни о строительных нормах, ни о физической стороне процесса «дыхания стен».
Некоторые считают «дыхание стен» чуть ли не важнейшим параметром для теплоизолирующей конструкции, при этом на второй план уходит основная причина использования теплоизоляционного слоя – минимизация теплопередачи ограждающих конструкций.

Чтобы не быть голословным, давайте разберемся, что такое «дыхание стен». Итак, под этим выражением часто понимают паропроницаемость стеновых конструкций, то есть их способность пропускать пары, образовавшийся конденсат, а также влагу.

С точки зрения физики, процесс прохождения воды сквозь стеновую конструкцию происходит из-за разницы парциальных давлений в атмосфере внутри и снаружи помещения. Если эта разница положительна, то за счет диффузии влага сквозь стену будет перемещаться из помещения наружу, а при отрицательной разнице — какое — то количество воды переместится с улицы в помещение. Причем чем выше разница парциальных давлений и чем ниже диффузное сопротивление материалов, тем более продуктивно будет проходить данный процесс.

Наиболее высокая разница парциальных давлений наблюдается зимой и летом. В зимний период она положительна, то есть влага сквозь стену уходит из внутренних помещений. А летом, главным образом в жаркую погоду, или после дождя, разница парциальных давлений отрицательна и влага движется внутрь помещения.

При этом ошибочным является мнение, что равновесие парциальных давлений между воздухом внутренних помещений и внешней атмосферой достигается исключительно за счет диффузии сквозь стены. Так как все-таки главным, отвечающим за это явление фактором, является конвекция воздушных масс. Именно благодаря этому процессу происходит более 98% «водопереноса», участвующего в установлении равновесного состояния парциальных давлений, а также в формировании микроклимата внутри здания.

Чтобы понять масштабы этих процессов, приведем пример: диффузия воды сквозь квадратный метр стены из керамических полнотелых кирпичей с кладкой в два кирпича при разнице температуры в 20°С и разности влажности в 20% (в помещении — 60%, на улице – 80%) за сутки не превысит десять грамм. И это для «голой» стены, то есть без утеплителя, штукатурки, краски, обоев, зеркал, картин и т.п., создающих дополнительное сопротивление диффузии воды сквозь стену. То есть, даже живя в доме с неоштукатуренными кирпичными стенами без внутренней отделки, наслаждаться «здоровым дыханием стен» не получится, поскольку за сутки сквозь них диффундирует менее одного килограмма воды. При этом за счет конвекционных процессов внутреннее помещение зимой избавляется более чем от десяти килограммов воды ежесуточно. Вывод напрашивается сам: рассчитывая исключительно на «здоровое дыхание стен» и избавившись от конвекционного переноса, то есть закупорив герметично комнату, в зимний период выпадение первой росы на стенах происходит уже спустя несколько часов.

В общем, в отношении «здорового дыхания стен» есть даже логический парадокс: стараясь изо всех сил повысить герметичность оконных и дверных проемов, мы настаиваем на необходимости увеличения паропроницания стен для неэффективной дополнительной вентиляции помещений. В то время как вопросы вентиляции помещений, причем как естественной, так и принудительной можно решить гораздо более простыми и эффективными способами, которые использовались веками. При этом стеновые конструкции должны выполнять требуемые от нее функции – не пропускать воздух, воду, тепло и звук. То есть, чем менее паропроницаемые материалы используются в стеновой конструкции, тем более эффективно стена исполняет свою главную задачу.

Откуда в помещении берется влага, и что с ней делать?

Ни для кого не секрет, что влажный строительный материал, особенно теплоизоляционный, не может быть приемлем как с теплотехнической точки зрения, так и с гигиенической. При повышении влажности стремительно растет коэффициент теплопроводности, то есть падает общее сопротивление теплопередаче конструкции. Влажность конструкции приводит к образованию грибка, плесени, делая состояние помещения антисанитарным.

Изменение влажность воздуха в помещении может быть вызвано следующими причинами:

  • физиологические процессы (человек в сутки выделяет 80- 130 грамм воды);
  • домашние дела, такие как приготовление пищи, стирка и сушка белья, мытье полов, могут привести к настолько существенному выделению влаги, что влажность воздуха может резко повыситься намного выше нормального уровня;
  • влажность ограждающих конструкций — в первый год после завершения строительных работ испарение влаги с внутренних поверхностей ограждения увеличивает влажность внутри помещения;
  • технологические процессы.

Помимо теплотехнического и санитарно- гигиенического значения нормальный влажностный режим стеновой конструкции имеет огромное техническое значение, так как он влияет на долговечность. Обычный керамический кирпич, являющийся долговечным материалом в стенах с нормальной влажностью, в мокрых стенах разрушается за очень короткое время.

Влажностному режиму конструкции уделяется очень мало внимания, хотя согласно СНиП II-3-79* следует делать расчет конструкции на паропроницаемость. При этом СНиП не рекомендует допускать конденсацию пара, ограничивая при этом количество конденсата. Если эти условия выполнить не удается, то необходимо использовать пароизоляционные мембраны.

Согласно нормативной документации и по физической сущности процесса, ограждающая конструкция должна быть максимальным образом защищена от проникновения в зону конденсации парообразной влаги, при этом сглаживание уровня влажности в помещении достигается благодаря процессам поглощения (сорбции) и отдачи (десорбции) парообразной влаги материалами. Необходимо сказать, что предел сорбционного увлажнения строительных материалов колеблется в очень широком диапазоне.

При 0°С минимальным пределом сорбционного увлажнения обладает минеральная вата (0,13%), а максимальным — древесина (15,7%). Дерево может впитывать в себя излишнюю влагу при повышенной влажности и отдавать — при пониженной, создавая тем самым благоприятные условия с точки зрения гигиены. Из-за чего и говорят, что древесина «дышит».

Ячеистые материалы против волоконных: что лучше?

Возвращаясь к теме теплоизоляционных материалов, давайте разберемся, что обладает лучшей эффективностью при оборудовании закрытых теплоизоляционных систем: ячеистые материалы (пеностекло и пенополистиролы) или волоконные материалы (каменная вата, стекловата)?

Необходимо сразу сказать, что волоконные материалы в закрытых теплоизоляционных системах могут вести себя более капризно и имеют потенциальный риск способствовать заметному увлажнению внутренних помещений. В волоконном материале интенсивно происходят газообменные процессы, чего нельзя сказать о ячеистых теплоизоляционных материалах, где газы находятся в герметично закупоренных ячейках. При этом явление диффузии влаги сквозь стены (сколь бы малым оно не было) для волоконных материалов является очень важным, поскольку может привести к негативным последствиям. Напомним, вектор переноса воды в летний период за счет разницы парциальных давлений направлен внутрь помещения. К этому необходимо прибавить и капиллярные явления переноса жидкости, также приводящие к движению воды внутрь стены из-за увлажнения стеновой конструкции дождями. Из-за всего вышеперечисленного газовая среда между волокон (каменной ваты или стекловаты) насыщается влагой. При сезонном снижении температуры воздуха избыточная влага, находящаяся между волокон, конденсируется на их поверхности. Из-за отсутствия конвекции между волокнами жидкость не высыхает. При этом она скапливается внутри волоконного материала, поскольку площадь поверхности волокон больше в сотни тысяч раз площади поверхности стен.

То есть в герметично закрытой системе теплоизоляции с промежуточным слоем из волоконных материалов устанавливается перенасыщенная водяными парами газовая среда, одновременно с протеканием процесса конденсации, усиливающегося при снижении атмосферной температуры ниже нулевой отметки.

Усиление процесса насыщения влагой теплоизоляционного слоя именно в период, когда устанавливается стабильная минусовая температура, происходит как из-за усиления диффузии воды через стену из внутреннего помещения в воздушную среду волоконного материала, так и из-за замерзания воды в микропорах и микротрещинах на внешней поверхности стены, препятствующего выводу влаги из теплоизоляционного материала за счет диффузии.

Волоконный материал при этом начинает мокнуть и отсыревать. Капли воды появляется на поверхности стены, соприкасающейся с волоконным материалом. После чего прекращается диффузия влаги сквозь стену с внутреннего помещения в теплоизоляционный слой, поскольку воздух внутри волоконного материала, уже имея влажность 100%, перенасыщен водой. При этом вода из теплоизоляционного слоя начинает за счет капиллярных явлений просачиваться через стену внутрь помещения. И если не будет обеспечена очень хорошая вентиляция внутри помещения, стены начнут быстро сыреть.

Вывод: использование волоконных материалов в закрытых системах утепления для помещений с плохой вентиляцией приводит к увеличению влажности и сырости.

Все описанное выше уже давно известно специалистам, и повышенная паропроницаемость волоконных материалов считается недостатком такого типа теплоизоляторов.

Для нейтрализации неприятных последствий использования таких материалов строители вынуждены обращаться к следующим мерам:

  • волокна обрабатываются гидрофобным составом, снижая тем самым коэффициент смачиваемости материала, что позволяет уменьшить накопление влаги на волокнах;
  • применяются системы вентиляции теплоизоляционного волоконного слоя, использование которых способствует перманентному «подсушиванию» волоконной прослойки;
  • для внутреннего слоя стеновой конструкции, защищающего теплоизоляционный материал, используется максимально влаго- и паро- непроницаемый материал.

Для сравнения давайте более внимательно посмотрим на физические процессы, происходящие в случае облицовки под штукатурный слой или использовании внутри кладки материалов паропроницаемость которых близка к нулю, к примеру пеностекло.

Итак, благодаря присущим пеностеклу теплоизоляционным и герметизирующим свойствам наружный слой штукатурки или кладки будет находиться в равновесном температурном и влажностном состоянии с атмосферой. При этом во внутреннем слое кладки установится определенный баланс с микроклиматом внутри помещения. Процессы диффузии воды в этом случае будут определяться гармонической функцией. Которая для наружного слоя будет обуславливаться как перепадами температур и влажности в течение суток, так и сезонными изменениями.

Более интересно будет поведение внутреннего слоя стеновой конструкции. Внутренняя часть стены фактически будет работать инерционным буфером, сглаживая резкие перепады влажности внутри помещения. То есть при резком увлажнении воздуха в помещении, внутренняя часть стены поглотит из воздуха излишнюю влагу, не позволяя влажности достичь предельного значения. Однако когда выделение влаги в воздух отсутствует, внутренняя часть стены подсыхает, не давая воздуху «пересохнуть», став пустынным.

В результате использования системы утепления с пенополистиролом колебания влажности воздуха в помещении сглаживаются, гарантируя стабильное значение подходящей для здорового микроклимата влажности. Физические составляющие этого процесса хорошо изучены строительными и архитектурными школами. Причем для достижения аналогичного эффекта при использовании в закрытых системах утепления волоконных материалов в роли утеплителя специалисты настоятельно советуют дополнять систему надежным паронипроницаемым слоем, расположив его на внутренней стороне системы утепления. Такое вот «здоровое дыхание стен»!