Всем известно, что комфортный температурный режим, и, соответственно, благоприятный микроклимат в доме обеспечивается во многом благодаря качественной теплоизоляции. В последнее время ведется очень много споров о том, какой должна быть идеальная теплоизоляция и какими характеристиками она должна обладать.

Существует ряд свойств теплоизоляции, важность которых не вызывает сомнения: это теплопроводность, прочность и экологичность. Совершенно очевидно, что эффективная теплоизоляция должна обладать низким коэффициентом теплопроводности, быть прочной и долговечной, не содержать веществ, вредных для человека и окружающей среды.

Однако есть одно свойство теплоизоляции, которое вызывает массу вопросов – это паропроницаемость. Должен ли утеплитель пропускать водяной пар? Низкая паропроницаемость – достоинство это или недостаток?

Аргументы «за» и «против»

Сторонники ватных утеплителей уверяют, что высокая паропропускная способность – это несомненный плюс, паропроницаемый утеплитель позволит стенам вашего дома «дышать», что создаст благоприятный микроклимат в помещении даже при отсутствии какой-либо дополнительной системы вентиляции.

Адепты же пеноплэкса и его аналогов заявляют: утеплитель должен работать как термос, а не как дырявый «ватник». В свою защиту они приводят следующие аргументы:

1. Стены – это вовсе не «органы дыхания» дома. Они выполняют совершенно иную функцию – защищают дом от воздействия окружающей среды. Органами дыхания для дома является вентиляционная система, а также, частично, окна и дверные проемы.

Во многих странах Европы приточно-вытяжная вентиляция устанавливается в обязательном порядке в любом жилом помещении и воспринимается такой же нормой, как и централизованная система отопления в нашей стране.

2. Проникновение водяного пара сквозь стены является естественным физическим процессом. Но при этом количество этого проникающего пара в жилом помещении с обычным режимом эксплуатации настолько мало, что его можно не брать в расчет (от 0,2 до 3%* в зависимости от наличия/отсутствия системы вентиляции и её эффективности).

* Погожельски Й.А, Каспэркевич К. Тепловая защита многопанельных домов и экономия энергии, плановая тема NF-34/00, (машинопись), библиотека ITB.

Таким образом, мы видим, что высокая паропроницаемость не может выступать в качестве культивируемого преимущества при выборе теплоизоляционного материала. Теперь попробуем выяснить, может ли данное свойство считаться недостатком?

Чем опасна высокая паропроницаемость утеплителя?

В зимнее время годы, при минусовой температуре за пределами дома, точка росы (условия, при которых водяной пар достигает насыщения и конденсируется) должна находиться в утеплителе (в качестве примера взят экструдированный пенополистирол).

Рис.1 Точка росы в плитах ЭППС в домах с облицовкой по утеплителю

Рис.2 Точка росы в плитах ЭППС в домах каркасного типа

Получается, что если теплоизоляция имеет высокую паропроницаемость, то в ней может скапливаться конденсат. Теперь выясним, чем же опасен конденсат в утеплителе?

Во-первых, при образовании в утеплителе конденсата он становится влажным. Соответственно, снижаются его теплоизоляционные характеристики и, наоборот, увеличивается теплопроводность. Таким образом, утеплитель начинает выполнять противоположную функцию – выводить тепло из помещения.

Известный в области теплофизики эксперт, д.т.н., профессор, К.Ф. Фокин заключает: «Гигиенисты рассматривают воздухопроницаемость ограждений как положительное качество, обеспечивающее естественную вентиляцию помещений. Но с теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждений скорее отрицательное качество, так как в зимнее время инфильтрация (движение воздуха изнутри-наружу) вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация (движение воздуха снаружи-вовнутрь) может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме наружных ограждений, способствуя конденсации влаги».

Кроме того в СП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» раздел №8 указано, что воздухопроницаемость ограждающих конструкций для жилых зданий должна быть не более 0,5 кг/(м²∙ч).

Во-вторых , вследствие намокания теплоизолятор утяжеляется. Если мы имеем дело с ватным утеплителем, то он проседает, и образуются мостики холода. К тому же возрастает нагрузка на несущие конструкции. Через несколько циклов: мороз – оттепель такой утеплитель начинает разрушаться. Чтобы защитить влагопроницаемый утеплитель от намокания его прикрывают специальными пленками. Возникает парадокс: утеплитель дышит, но ему требуется защита полиэтиленом, либо специальной мембраной, которая сводит на нет все его «дыхание».

Ни полиэтилен, ни мембрана не пропускают молекулы воды в утеплитель. Из школьного курса физики известно, что молекулы воздуха (азот, кислород, углекислый газ) размером больше, чем молекула воды. Соответственно, воздух также не способен проходить через подобные защитные пленки. В итоге мы получаем помещение с дышащим утеплителем, но покрытое воздухонепроницаемой пленкой – своеобразную теплицу из полиэтилена.

Поставляем строительные материалы в города: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Казань, Самара, Омск, Челябинск, Ростов-на-Дону, Уфа, Пермь, Волгоград, Красноярск, Воронеж, Саратов, Краснодар, Тольятти, Ижевск, Ярославль, Ульяновск, Барнаул, Иркутск, Хабаровск, Тюмень, Владивосток, Новокузнецк, Оренбург, Кемерово, Набережные Челны, Рязань, Томск, Пенза, Астрахань, Липецк, Тула, Киров, Чебоксары, Курск, Тверь, Магнитогорск, Брянск, Иваново, Улан-Удэ, Нижний Тагил, Ставрополь, Сургут, Каменск-Уральский, Серов, Первоуральск, Ревда, Комсомольск-на-Амуре, Абакан и др.

08-03-2013

30-10-2012

Объем производства вина в мире в 2012 году должен упасть на 6,1 процента из-за плохого урожая сразу в нескольких странах мира,

Что такое паропроницаемость

Паропроницаемостью по своду правил по проектированию и строительству 23-101-2000 называется свойство материала пропускать влагу воздуха под действием перепада (разницы) парциальных давлений водяного пара в воздухе на внутренней и наружной поверхности слоя материала. Давления воздуха с обеих сторон слоя материала при этом одинаковые. Плотность стационарного потока водяного пара G n (мг/м 2 час), проходящего в изотермических условиях через слой материала толщиной 5(м) в направлении уменьшения абсолютной влажности воздуха равна G n = цЛр п /5, где ц (мг/м час Па) - коэффициент паропроницаемости, Ар п (Па) - разность парциальных давлений водяного пара в воздухе у противоположных поверхностей слоя материала. Величина, обратная ц, называется сопротивлением паропроницанию R n = 5/ц и относится не к материалу, а слою материала толщиной 5.

В отличие от воздухопроницаемости, термин «паропроницаемость» - это абстрактное свойство, а не конкретная величина потока водяного пара, что является терминологическим недочётом СП 23-101-2000. Правильней было бы называть паропроницаемостью величину плотности стационарного потока водяного пара G n через слой материала.

Если при наличии перепадов давления воздуха пространственный перенос водяных паров осуществляется массовыми движениями всего воздуха целиком вместе с парами воды (ветром) и оценивается с помощью понятия воздухопроницания, то при отсутствии перепадов давления воздуха массовых перемещений воздуха нет, и пространственный перенос водяных паров происходит путем хаотического движения молекул воды в неподвижном воздухе в сквозных каналах в пористом материале, то есть не конвективно, а диффузионно.

Воздух представляет собой смесь молекул азота, кислорода, углекислого газа, аргона, воды и других компонентов с примерно одинаковыми средними скоростями, равными скорости звука. Поэтому все молекулы воздуха диффундируют (хаотически перемещаются из одной зоны газа в другую, непрерывно соударяясь с другими молекулами) примерно с одинаковыми скоростями. Так что скорость перемещения молекул воды сопоставима со скоростью перемещения молекул и азота, и кислорода. Вследствие этого европейский стандарт EN12086 использует вместо понятия коэффициента паропроницаемости ц более точный термин коэффициента диффузии (который численно равен 1,39ц) или коэффициента сопротивления диффузии 0,72/ц.

Рис. 20. Принцип измерения паропроницаемости строительных материалов. 1 - стеклянная чашка с дистиллированной водой, 2 - стеклянная чашка с осушающим составом (концентрированным раствором азотнокислого магния), 3 - изучаемый материал, 4 - герметик (пластилин или смель парафина с канифолью), 5- герметичный термостатированный шкаф, 6 - термометр, 7 - гигрометр.

Сущность понятия паропроницаемости поясняет метод определения численных значений коэффициента паропроницаемости ГОСТ 25898-83. Стеклянную чашку с дистиллированной водой герметично накрывают испытуемым листовым материалом, взвешивают и устанавливают в герметичный шкаф, расположенный в термостатированном помещении (рис. 20). В шкаф закладывают осушитель воздуха (концентрированный раствор азотнокислого магния, обеспечивающий относительную влажность воздуха 54%) и приборы для контроля температуры и относительной влажности воздуха (желательны ведущие непрерывную запись термограф и гигрограф).

После недельной выдержки чашку с водой взвешивают, и по количеству испарившейся (прошедшей через испытуемый материал) воды рассчитывают коэффициент паропроницаемости. При расчетах учитывается, что паропроницаемость самого воздуха (между поверхностью воды и образцом) равна 1 мг/м час Па. Парциальные давления водяных паров принимают равными р п = срро, где ро - давление насыщенного пара при заданной температуре, ср - относительная влажность воздуха, равная единице (100%) внутри чашки над водой и 0,54 (54%) в шкафу над материалом.

Данные по паропроницаемости приведены в таблицах 4 и 5. Напомним, что парциальное давление паров воды является отношением числа молекул воды в воздухе к общему числу молекул (азота, кислорода, углекислого газа, воды и т. п.) в воздухе, т. е. относительным счётным количеством молекул воды в воздухе. Приведённые значения коэффициента теплоусвоения (при периоде 24 часа) материала в конструкции вычислены по формуле s=0,27(A,poCo) 0 " 5 , где А, ро и Со - табличные значения коэффициента теплопроводности, плотности и удельной теплоёмкости.

Таблица 5 Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких слоев пароизоляции (приложение 11 к СНиП П-3-79*)

Пересчёт давлений из атмосфер (атм) в паскали (Па) и килопаскали (1кПа = 1000 Па) ведётся с учётом соотношения 1 атм =100 000 Па. В банной практике значительно более удобно характеризовать содержание водяного пара в воздухе понятием абсолютной влажности воздуха (равной массе влаги в 1 м 3 воздуха), поскольку оно наглядно показывает, сколько воды надо поддать в каменку (или испарить в парогенераторе). Абсолютная влажность воздуха равна произведению значений относительной влажности и плотности насыщенного пара:

Поскольку характерный уровень абсолютной влажности воздуха в банях 0,05 кг/м 3 соответствует парциальному давлению водяных паров 7300 Па, а характерные значения парциальных давлений водяных паров в атмосфере (на улице) составляют при 50%-ной относительной влажности воздуха 1200 Па летом (20°С) и 130 Па зимой (-10°С), то характерные перепады парциальных давлений водяных паров на стенах бань достигают значений 6000-7000 Па. Отсюда следует, что типичные уровни потоков водяных паров через брусовые стены бань толщиной 10 см составляют в условиях полного штиля (3-4) г/м 2 час, а в расчёте на 20 м 2 стен -(60-80) г/час.

Это не столь уж и много, если учесть, что в бане объёмом 10 м 3 содержится около 500 г водяных паров. Во всяком случае при воздухопроницаемости стен во время сильных (10 м/сек) порывов ветра (1-10) кг/м 2 час перенос водяных паров ветром через брусовые стены может достигать (50-500) г/м 2 час. Всё это означает, что паропроницаемость брусовых стен и потолков бань не снижает существенно влажность древесины, намоченной горячей росой при поддачах, так что потолок в паровой бане и в самом деле может намокать и работать как парогенератор, преимущественно увлажняющий только воздух в бане, но лишь при тщательной защите потолка от порывов ветра.

Если же баня холодная, то перепады давлений водяных паров на стенах бани не могут превышать летом 1000 Па (при 100%-ной влажности внутри стены и 60%-ной влажности воздуха на улице при 20°С). Поэтому характерная скорость высушивания брусовых стен летом за счёт паропроницания находится на уровне 0,5 г/м 2 час, а за счёт воздухопроницаемости при легком ветре 1 м/сек - (0,2-2) г/м 2 час и при порывах ветра 10 м/сек - (20- 200) г/м 2 час (хотя внутри стен движения масс воздуха происходят со скоростями менее 1 мм/сек). Ясно, что процессы паропроницания становятся существенными в балансе влаги лишь при хорошей ветрозащите стен здания.

Таким образом, для быстрых просушиваний стен здания (например, после аварийных протечек кровли) лучше предусматривать внутри стен продухи (каналы вентилируемого фасада). Так, если в закрытой бане намочить внутреннюю поверхность брусовой стены водой в количестве 1 кг/м 2 , то такая стена, пропуская через себя водяные пары наружу, просохнет на ветру за несколько суток, но если брусовая стена оштукатурена снаружи (то есть ветроизолирована), то она просохнет без протопки лишь за несколько месяцев. К счастью, древесина очень медленно пропитывается водой, поэтому капли воды на стене не успевают проникнуть глубоко в древесину, и столь долгие просушки стен не характерны.

Но если венец сруба лежит в луже на цоколе или на мокрой (и даже влажной) земле неделями, то последующая просушка возможна только ветром через щели.

В быту (и даже в профессиональном строительстве) именно в области пароизоляции имеется наибольшее количество недоразумений, порой самых неожиданных. Так, например, часто считают, что горячий банный воздух якобы «сушит» холодный пол, а холодный промозглый воздух из подполья «впитывается» и якобы«увлажняет» пол, хотя все происходит как раз наоборот.

Или, например, всерьёз полагают, что теплоизоляция (стекловата, керамзит и т. п.) «всасывает» влагу и тем самым «высушивает» стены, не задаваясь вопросом о дальнейшей судьбе этой якобы бесконечно «всасываемой» влаги. Подобные житейские соображения и образы опровергать в быту бесполезно, хотя бы потому, что в общенародной среде никто всерьёз (а тем более во время «банного трёпа») природой явления паропроницаемости не интересуется.

Но если дачник, имея соответствующее техническое образование, на самом деле хочет разобраться, как и откуда проникают водяные пары в стены и как оттуда выходят, то ему придётся, прежде всего, оценить реальное содержание влаги в воздухе во всех зонах интереса (внутри и вне бани), причём объективно выраженное в массовых единицах или парциальном давлении, а затем, пользуясь приведёнными данными по воздухопроницаемости и паропроницаемости определить, как и куда перемещаются потоки водяного пара и могут ли они конденсироваться в тех или иных зонах с учётом реальных температур.

С этими вопросами мы и будем знакомиться в следующих разделах. Подчеркнём при этом, что для ориентировочных оценок можно пользоваться следующими характерными величинами перепадов давления:

Перепады давлений воздуха (для оценки переноса паров воды вместе с массами воздуха - ветром) составляют от (1-10) Па (для одноэтажных бань или слабых ветров 1 м/сек), (10-100) Па (для многоэтажных зданий или умеренных ветров 10 м/сек), более 700 Па при ураганах;

Перепады парциальных давлений водяных паров в воздухе от 1000Па (в жилых помещениях) до 10000Па (в банях).

В заключение отметим, что в народе часто путают понятия гигроскопичности и паропроницаемости, хотя они имеют совершенно разный физический смысл. Гигроскопические («дышащие») стены впитывают водяные пары из воздуха, превращая пары воды в компактную воду в очень мелких капиллярах (порах), несмотря на то, что парциальное давление паров воды может быть ниже давления насыщенных паров.

Паропроницаемые же стены просто пропускают через себя пары воды без конденсации, но если в какой-то части стены имеется холодная зона, в которой парциальное давление водяных паров становится выше давления насыщенных паров, то конденсация, конечно же, возможна точно также, как и на любой поверхности. При этом паропроницаемые гигроскопические стены увлажняются сильнее, чем паропроницаемые негигроскопические.

Практически любая рекламно-информационная брошюра или статья, описывающая достоинства ватных утеплителей, непременно упоминает такое их свойство, как высокая паропроницаемость – т.е. способность пропускать сквозь себя водяной пар. Данное свойство тесно связано с понятием «дышащие стены», вокруг которого на различных строительных форумах и порталах регулярно разгораются жаркие споры и дискуссии на множество страниц.

Если мы зайдем на официальный российский (украинский, белорусский) сайт любого производителя ватных утеплителей (ISOVER, ROCKWOOL и др.), то обязательно найдем информацию о высокой паропроницаемости материала, которая обеспечивает «дыхание» стен и благоприятный микроклимат в помещении.

Интересен тот факт, что подобная информация полностью отсутствует на англоязычных сайтах вышеупомянутых компаний. Более того, большинство информационных материалов на данных порталах пропагандируют идеи создания полностью воздухонепроницаемых, герметичных конструкций дома. К примеру, рассмотрим официальный сайт компании Isover в доменной зоне *com.

Предлагаем Вашему вниманию «золотые правила утепления» с точки зрения ISOVER .

1. Эффективность изоляции (Insulation performance)
2. Хорошая воздухонепроницаемость (Good air tightness)
3. Контролируемая вентиляция (Controlled ventilation)
4. Качественный монтаж (Quality fitting)

Ниже мы приведем некоторые цитаты с переводом из данной статьи:

«В среднем, семья из 4-х человек выделяет пар, равный 12-ти литрам воды. Ни при каких обстоятельствах этот пар не должен выходить через стены и крышу! Только вентиляционная система, подходящая конкретному дому и режиму проживания в нем может предотвратить появление темных пятен внутри помещения, струек воды, стекающих по стенам, повреждение покрытий и, в конечном итоге, всего здания».

«Вентиляция не может осуществляться за счет нарушения герметичности стен, окон, рам, ставней. Все это ведет лишь к проникновению в помещение загрязненного воздуха, который нарушает качественный воздухообмен внутри дома, наносит вред конструкциям здания, работе дымохода и вентиляционных шахт. Ни при каких обстоятельствах так называемые «дышащие стены» не должны использоваться в качестве конструктивного решения по обеспечению вентиляции дома».

Ознакомившись с англоязычными сайтами большинства производителей ватных утеплителей мы можем выяснить, что высокая паропроницаемость выпускаемого материала ни на одном из них не упоминается в качестве достоинства. Более того, на данных сайтах полностью отсутствует информация о паропроницаемости, как свойстве утеплителя.

Таким образом, можно прийти к выводу, что культивирование мифа о паропроницаемости - это успешный маркетинговый ход представительств данных компании в России и странах СНГ, используемый для дискредитации производителей паронепроницаемых утеплителей – экструдированного пенополистирола и пеностекла.

Однако, не смотря на распространение подобной вводящей в заблуждение информации, производители ватных утеплителей на российских сайтах размещают конструктивные решения по утеплению кровель и стен с применением пароизоляции, что делает их рассуждения о «дышащих» конструкциях лишёнными здравого смысла.

«С внутренней стороны кровли необходимо обеспечить наличие пароизоляционного слоя. ISOVER рекомендует использовать мембраны ISOVER VS 80 или ISOVER VARIO.

При устройстве парозащитного барьера необходимо сохранять целостность мембраны, устанавливать ее внахлест, а стыки проклеивать паронепроницаемой монтажной лентой. Это обеспечит сохранность кровли на долгие годы».

1. Внешняя обшивка
2. Гидроизоляционная мембрана
3. Металлический или деревянный каркас
4. Тепло- и звукоизоляция ISOVER
5. Пароизоляция ISOVER VARIO KM Duplex UV или ISOVER VS 80
6. Гипсокартон (например, GYPROC)

«Для защиты теплоизоляционного материала от увлажнения парами внутреннего воздуха устанавливают пароизоляционную пленку с внутренней «теплой» стороны утеплителя. Для защиты стены от продувания с наружной стороны утеплителя желательно предусмотреть ветрозащитный слой».

Подобную информацию можно услышать непосредственно и от представителей компаний:

Екатерина Колотушкина, руководитель направления "Каркасное домостроение", компания "Сен-Гобен ISOVER":

« Хочется отметить, что долговечность всей конструкции крыши зависит не только от аналогичного показателя несущих элементов, но и определяется сроком эксплуатации всех применяемых материалов. Для сохранения этого параметра при утеплении крыши необходимо применять паро-, гидро-, ветроизоляционные мембраны для защиты конструкции от пара изнутри помещения и попадания влаги снаружи».

Примерно то же самое заявляет НАТАЛИЯ ЧУПЫРА, руководитель направления «Розничная продукция» компании «СЕН-ГОБЕН ИЗОВЕР», журнал «Мой дом».

«ISOVER рекомендует кровельный «пирог» следующей конструкции (послойно): кровельное покрытие, гидроветрозащитная мембрана, контробрешетка, стропила с теплоизоляцией между ними, пароизоляционная мембрана, внутренняя отделка».

Также Наталия признает важность системы вентиляции в доме:

«При утеплении дома изнутри многие пренебрегают приточно-вытяжной вентиляцией. Это в корне неверно, потому что она обеспечивает правильный микроклимат в доме. Есть определенная кратность воздухообмена, которую нужно поддерживать в помещении».

Как мы видим, сами производители ватных утеплителей и их представители признают, что пароизоляционный слой – необходимая составляющая часть практически любой конструкции, в которой применяется подобная теплоизоляция. И это неудивительно, ведь проникновение молекул воды в гигроскопичный теплоизоляционный материал приводит к его намоканию и, как следствие, увеличению коэффициента теплопроводности.

Таким образом, высокая паропроницаемость утеплителя - это скорее недостаток, нежели достоинство. Многие производители паронепроницаемой теплоизоляции уже не раз пытались обратить внимание потребителей на данный факт, приводя в качестве аргументов мнения ученых и квалифицированных специалистов в области строительства.

Так, например, известный в области теплофизики эксперт, д.т.н., профессор, К.Ф. Фокин утверждает: «С теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждений скорее отрицательное качество, так как в зимнее время инфильтрация (движение воздуха изнутри-наружу) вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация (движение воздуха снаружи-вовнутрь) может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме наружных ограждений, способствуя конденсации влаги».

Намокаемый утеплитель требует дополнительной защиты в качестве гидроизоляционных и пароизоляционных мембран. В противном случае, теплоизоляционный материал перестает выполнять свою основную задачу – сохранять тепло внутри помещения. Кроме того, влажный утеплитель становится благоприятной средой для развития грибков, плесени и других вредных микроорганизмов, что отрицательно сказывается на здоровье домочадцев, а также приводит к разрушению конструкций, в состав которых он входит.

Таким образом, качественный теплоизоляционный материал должен обладать такими неоспоримыми достоинствами, как низкий коэффициент теплопроводности, высокая прочность, водостойкость, экологичность и безопасность для человека и окружающей среды, а также низкая паропроницаемость. Применение подобного теплоизоляционного материала не сделает стены Вашего дома «дышащими», но позволит им выполнять свою прямую функцию – сохранять благоприятный микроклимат в доме и обеспечивать надежную защиту от негативных факторов окружающей среды.

В отечественных нормах сопротивление паропроницаемости (сопротивление паропроницанию Rп, м2. ч. Па/мг ) нормируется в главе 6 "Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций" СНиП II-3-79 (1998) "Строительная теплотехника".

Международные стандарты паропроницаемости строительных материалов приводятся в стандартах ISO TC 163/SC 2 и ISO/FDIS 10456:2007(E) - 2007 год.

Показатели коэффициента сопротивления паропроницанию определяются на основании международного стандарта ISO 12572 "Теплотехнические свойства строительных материалов и изделий - Определение паропроницаемости". Показатели паропроницаемости для международных норм ISO определялись лабораторным способом на выдержанных во времени (не только что выпущенных) образцах строительных материалов. Паропроницаемость определялась для строительных материалов в сухом и влажном состоянии.
В отечественном СНиП приводятся лишь расчетные данные паропроницаемости при массовом отношении влаги в материале w, %, равном нулю.
Поэтому для выбора строительных материалов по паропроницаемости при дачном строительстве лучше ориентироваться на международные стандарты ISO , котрые определяют паропроницаемость "сухих" строительных материалов при влажности менее 70% и "влажных" строительных материалов при влажности более 70%. Помните, что при оставлении "пирогов" паропроницаемых стен, паропроницаемость материалов изнутри-кнаружи не должна уменьшаться, иначе постепенно произойдет "замокание" внутренних слоев строительных материалов и значительно увеличится их теплопроводность.

Паропроницаемость материалов изнутри кнаружи отапливаемого дома должна уменьшаться: СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий, п.8.8: Для обеспечения лучших эксплуатационных характеристик в многослойных конструкциях зданий с теплой стороны следует располагать слои большей теплопроводности и с большим сопротивлением паропроницанию, чем наружные слои. По данным Т.Роджерс (Роджерс Т.С. Проектирование тепловой защиты зданий. / Пер. с англ. - м.: си, 1966) Отдельные слои в многослойных ограждениях следует располагать в такой последовательности, чтобы паропроницаемость каждого слоя нарастала от внутренней поверхности к наружной. При таком расположении слоев водяной пар, попавший в ограждение через внутреннюю поверхность с возрастающей легкостью, будет проходить через все спои ограждения и удаляться из ограждения с наружной поверхности. Ограждающая конструкция будет нормально функционировать, если при соблюдении сформулированного принципа, паропроницаемость наружного слоя, как минимум, в 5 раз будет превышать паропроницаемость внутреннего слоя.

Механизм паропроницаемости строительных материалов:

При низкой относительной влажности влага из атмосферы в виде отдельных молекул водяного пара. При повышении относительной влажности поры строительных материалов начинают заполняться жидкостью и начинают работать механизмы смачивания и капиллярного подсоса. При повышении влажности строительного материала его паропроницаемость увеличивается (снижается коэффициент сопротивления паропроницаемости).

Показатели паропроницаемости "сухих" строительных материалов по ISO/FDIS 10456:2007(E) применимы для внутренних конструкций отапливаемых зданий. Показатели паропроницаемости "влажных" строительных материалов применимы для всех наружных конструкций и внутрених конструкций неотапливаемых зданий или дачных домов с переменным (временным) режимом отопления.

Для начала опровергнем заблуждение - «дышит» не ткань, а наше тело. Точнее, поверхность кожи. Человек относится к числу тех животных, чей организм стремится поддерживать температуру тела постоянной вне зависимости от условий внешней среды. Одним из важнейших механизмов нашей терморегуляции являются сокрытые в коже потовые железы. Они же являются частью выделительной системы организма. Выделяемый ими пот, испаряясь с поверхности кожи, уносит с собой часть избыточного тепла. Поэтому, когда нам жарко - мы потеем во избежание перегрева.

Однако, у этого механизма есть один серьёзный недостаток. Влага, быстро испаряясь с поверхности кожи, может спровоцировать переохлаждение, которое приводит к простудным заболеваниям. Конечно, в Центральной Африке, где человек эволюционировал как вид, такая ситуация - скорее редкость. Но в регионах с переменчивой и преимущественно прохладной погодой человеку постоянно приходилось и приходится дополнять свои естественные механизмы терморегуляции различной одеждой.

Способность одежды «дышать» подразумевает её минимальное сопротивление отводу испарений от поверхности кожи и «умение» транспортировать их на лицевую сторону материала, где выделенная человеком влага может улетучиться, «не украв» избыточное количество тепла. Таким образом, «дышащий» материал, из которого изготовлена одежда, помогает организму человека поддерживать оптимальную температуру тела, не допуская перегрева или переохлаждения.

«Дышащие» свойства современных тканей принято описывать в рамках двух параметров - «паропроницаемость» и «воздухопроницаемость». В чём между ними разница и как это влияет на их применение в одежде для спорта и активного отдыха?

Что такое паропроницаемость?

Паропроницаемость - это способность материала пропускать или задерживать водяной пар. В индустрии производства одежды и снаряжения для активного отдыха важное значение имеет высокая способность материала к транспорту водяного пара . Чем она выше, тем лучше, т.к. это позволяет избежать пользователю перегрева и при этом оставаться сухим.

Определённой паропроницаемостью обладают все использующиеся сегодня ткани и утеплители. Однако в численном выражении она представлена только для описания свойств мембран, применяющихся в производстве одежды, и для очень малого количества не водонепроницаемых текстильных материалов. Чаще всего паропроницаемость измеряют в г/м²/24 часа, т.е. количество водяного пара, которое пройдёт через квадратный метр материала за сутки .

Обозначается этот параметр аббревиатурой MVTR («moisture vapor transmission rate» или «скорость прохождения водяного пара» ).

Чем выше значение, тем большей паропроницаемостью обладает материал.

Как измеряют паропроницаемость?

Цифры MVTR получают в результате лабораторных тестов, основанных на различных методиках. В связи с большим количеством переменных, влияющих на работу мембраны - индивидуальный метаболизм, давление и влажность воздуха, площадь материала, пригодная для транспорта влаги, скорость ветра и пр., единого стандартизированного метода исследований для определения паропроницаемости не существует. Поэтому для того, чтобы иметь возможность сравнивать образцы тканей и мембран между собой, производители материалов и готовой одежды используют целый ряд методик. Каждая из них в отдельности описывает паропроницаемость ткани или мембраны в определённом диапазоне условий. Сегодня наиболее часто применяются следующие тестовые методики:

«Японский» тест с «вертикально стоящей чашкой» (JIS L 1099 A-1)

Тестовый образец растягивается и герметично фиксируется поверх чашки, внутрь которой помещён сильный влагопоглотитель - хлорид кальция (CaCl2). Чашка помещается на определённое время в термогидростат, в котором поддерживается температура воздуха 40°C и влажность 90%.

В зависимости от того, как изменится вес влагопоглотителя за контрольное время, определяется MVTR. Методика хорошо подходит для определения паропроницаемости не водонепроницаемых тканей, т.к. тестируемый образец не находится в прямом контакте с водой.

«Японский» тест с «перевёрнутой чашкой» (JIS L 1099 B-1)

Тестовый образец растягивается и герметично фиксируется над сосудом с водой. После он переворачивается и помещается над чашкой с сухим влагопоглотителем - хлоридом кальция. Через контрольное время влагопоглотитель взвешивается, в результате чего вычисляется MVTR.

Тест B-1 наиболее популярен, так как демонстрирует наибольшие цифры среди всех методик, определяющих скорость прохождения водяных паров. Чаще всего именно его результаты публикуют на ярлыках. У наиболее «дышащих» мембран показатель MVTR по тесту B1 больше или равен 20 000 г/м²/24ч по тесту B1. Ткани со значениями 10-15 000 можно отнести к ощутимо паропроницаемым, по крайней мере в рамках не очень интенсивных нагрузок. Наконец, для одежды, предполагающей малую подвижность часто оказывается достаточно паропроницаемости в пределах 5-10 000 г/м²/24ч.

Метод теста JIS L 1099 B-1 довольно точно иллюстрирует работу мембраны в идеальных условиях (когда на её поверхности есть конденсат и влага транспортируется в более сухую среду, обладающую меньшей температурой).

Тест с «потеющей пластиной» или RET (ISO - 11092)

В отличие от тестов, определяющих скорость транспорта водяного пара сквозь мембрану, методика RET исследует то, насколько тестируемый образец сопротивляется прохождению водяного пара.

Образец ткани или мембраны помещается поверх плоской пористой металлической пластины, под которую подведён нагревательный элемент. Температура пластины поддерживается на уровне температуры поверхности человеческой кожи (около 35°C). Вода, испаряющаяся от нагревательного элемента, проходит через пластину и тестируемый образец. Это приводит к потерям тепла на поверхности пластины, температура которой должна поддерживаться постоянной. Соответственно, чем выше уровень энергозатрат для поддержания температуры пластины постоянной, тем ниже сопротивляемость тестируемого материала к прохождению сквозь него водяного пара. Обозначается этот параметр как RET (Resistance of Evaporation of a Textile - «сопротивление материала испарению» ). Чем ниже значение RET, тем выше «дышащие» свойства тестируемого образца мембраны или иного материала.

RET 0-6 - экстремально дышащие; RET 6-13 - хорошо дышащие; RET 13-20 - дышащие; RET более 20 - не дышащие.

Оборудование для проведения теста ISO-11092. Справа - камера с «потеющей пластиной». Компьютер необходим для получения и обработки результатов и контроля процедуры теста © thermetrics.com

В лаборатории института Hohenstein, с которым сотрудничают Gore-Tex, эта методика дополнена тестированием реальных образцов одежды людьми на беговой дорожке. В этом случае результаты тестов с «потеющей пластиной» корректируются в соответствии с замечаниями испытателей.

Тестирование одежды с Gore-Tex на беговой дорожке © goretex.com

Тест RET наглядно иллюстрирует работу мембраны в реальных условиях, однако является также самым дорогим и продолжительным по времени в приведённом списке. По этой причине его могут позволить себе далеко не все компании-производители одежды для активного отдыха. В то же время RET является сегодня основной методикой для оценки паропроницаемости мембран от компании Gore-Tex.

Методика RET обычно хорошо коррелирует с результатами теста B-1. Другими словами, мембрана которая показала хорошие «дышащие» свойства в тесте RET, продемонстрирует хорошие «дышащие» свойства в тесте с «перевёрнутой чашкой».

К сожалению, ни одна из тестовых методик не способна заменить собой остальные. Более того, не всегда их результаты коррелируют друг с другом. Мы увидели, что процесс определения паропроницаемости материалов в различных методиках имеет множество отличий, имитируя разные условия работы.

Вдобавок, различные мембранные материалы работают по разному принципу. Так, например, поровые ламинаты обеспечивают сравнительно свободное прохождение паров воды через имеющиеся в их толще микроскопические поры, а беспоровые мембраны транспортируют влагу на лицевую поверхность как промокашка - с помощью гидрофильных полимерных цепочек в своей структуре. Вполне естественно, что один тест может имитировать выигрышные условия для работы беспоровой мембранной плёнки, например, когда влага вплотную прилегает к её поверхности, а другой - для микропористой.

Вкупе всё это означает, что сравнивать между собой материалы на основе данных, полученных от разных тестовых методик практически не имеет смысла . Также не имеет смысла сравнивать показатели паропроницаемости разных мембран, если тестовая методика хотя бы для одной из них неизвестна.

Что такое воздухопроницаемость?

Воздухопроницаемость - способность материала пропускать через себя воздух под влиянием перепада его давления. При описании свойств одежды часто употребляется синоним этого термина - «продуваемость», т.е. то, насколько материал «ветростоек».

В отличие от методик оценки паропроницаемости в этой области царит относительное однообразие. Для оценки воздухопроницаемости используется так называемый тест Фразера, который определяет, какой объём воздуха пройдёт через материал за контрольное время. Скорость воздушного потока по условиям теста обычно составляет 30 миль в час, но может меняться.

Единицей измерения служит кубический фут воздуха, проходящий через материал за одну минуту. Обозначается аббревиатурой CFM (cubic feet per minute ).

Чем больше значение - тем выше воздухопроницаемость («продуваемость») материала. Так беспоровые мембраны демонстрируют абсолютную «непродуваемость» - 0 CFM. Тестовые методики чаще всего определяются стандартами ASTM D737 или ISO 9237, которые, впрочем, дают идентичные результаты.

Точные цифры CFM публикуются производителями тканей и готовой одежды сравнительно редко. Чаще всего этот параметр используется для характеристики ветрозащитных свойств в описаниях различных материалов, разработанных и применяемых в рамках производства одежды SoftShell.

С недавних пор о воздухопроницаемости производители стали «вспоминать» гораздо чаще. Дело в том, что вместе с воздушным потоком с поверхности нашей кожи испаряется гораздо больше влаги, что снижает риск перегрева и скопления конденсата под одеждой. Так, мембрана Polartec Neoshell имеет чуть большую, чем традиционные поровые мембраны, воздухопроницаемость (0.5 CFM против 0.1). Благодаря этому Polartec удалось добиться существенно лучшей работы своего материала в условиях ветреной погоды и быстрого движения пользователя. Чем выше давление воздуха снаружи, тем лучше Neoshell отводит пары воды от тела за счёт большего воздухообмена. При этом мембрана продолжает защищать пользователя от ветрового охлаждения, блокируя порядка 99% воздушного потока. Этого оказывается достаточно, чтобы противостоять даже штормовым ветрам, и потому Neoshell нашёл себя даже в производстве однослойных штурмовых палаток (яркий пример - палатки BASK Neoshell и Big Agnes Shield 2).

Но прогресс не стоит на месте. Сегодня есть масса предложений хорошо утеплённых средних слоёв одежды с частичной воздухопроницаемостью, которые также могут использоваться как самостоятельное изделие. В них используются либо принципиально новые утеплители - как Polartec Alpha, либо применяются синтетические объёмные утеплители с очень низкой степенью миграции волокон, которые позволяют использовать менее плотные «дышащие» ткани. Так, в куртках Sivera Гамаюн используется ClimaShield Apex, в Patagonia NanoAir - утеплитель под торговой маркой FullRange™, который производится японской компанией Toray под оригинальным названием 3DeFX+. Идентичный утеплитель применяется в горнолыжных куртках и брюках компании Mountain Force в рамках технологии «12 way stretch» и горнолыжной одежде Kjus. Сравнительно высокая воздухопроницаемость тканей, в которые заключены эти утеплители позволяет создать утепляющий слой одежды, который не будет препятствовать отводу испаренной влаги с поверхности кожи, помогая пользователю избежать как намокания, так и перегрева.

SoftShell-одежде . В дальнейшем другие производители создали внушительное количество их аналогов, что привело к повсеместному распространению тонкого, сравнительно прочного, «дышащего» нейлона в одежде и снаряжении для спорта и активного отдыха.