Концепция применения паропроницаемых материалов в

Концепция применения паропроницаемых материалов в строительстве
http://www.technopark.spb.ru/page.php?id=193
Продолжая цикл статей о каркасном домостроении, раздел "Немного строительной физики", предлагаем
Вашему вниманию статью о применении паропроницаемых материалов, традиционно используемых в
строительстве.
Статья взята из открытых источников и размещена на нашем сайте с разрешения автора.
Начиная с середины 80-х
годов прошлого века,
сначала в Северной
Америке, а затем и в
Европе, началось
активное использование
различных мембранных
материалов
(паропроницаемых) в
строительстве. Их
появление было вызвано
необходимостью решения
целого ряда задач по
защите строительных
конструкций,
оптимизации
влажностно-теплового
баланса и улучшения
энергоэффективности.
В процессе эксплуатации здание подвергается целому ряду воздействий, оказывающих влияние на его
функционирование, долговечность, а также безопасное и комфортное проживание его обитателей. К ним
можно отнести атмосферные осадки, ветер, а также конденсат, скапливающийся в материалах
конструкции или образующийся в помещениях в результате жизнедеятельности человека. Конденсат
снижает эффективность работы теплоизоляции, приводит к образованию плесени и грибков (опасных для
здоровья), постепенно разрушает элементы конструкции. Основное преимущество мембран, применяемых
в качестве гидроизоляции скатных кровель и ветрозащиты стен, заключается в том, что они надежно
защищают от атмосферных осадков и ветра и, одновременно, позволяют водяному пару свободно
выходить сквозь них за пределы конструкции (рис.1,2), которая остается сухой и, следовательно,
долговечной.
Кроме того, правильно установленные мембраны
предотвращают конвекционные потери тепла из
здания и сохраняют стабильным сопротивление
теплопередаче ограждающих конструкций при
значительных ветровых нагрузках.
Сегодня уже трудно представить современное
здание, построенное без применения мембран.
Данные материалы зарекомендовали себя на
практике и защищают миллионы домов в разных
странах мира.
Строительные мембраны Tyvek®
Компания Дюпон (основана в США в 1802 г.) уже на
протяжении многих лет производит и совершенствует
ассортимент мембран под торговой маркой Tyvek®
(ТАЙВЕК) для защиты строительных конструкций. На
сегодняшний день, паропроницаемые мембраны Tyvek®
являются одними из наиболее качественных и широко
применяемых во всем мире материалов для
гидроизоляции скатных кровель и ветрозащиты стен.
Tyvek® - это высокотехнологичный мембранный
материал, который состоит из миллионов тонких
непрерывных волокон полиэтилена низкого давления,
полученных методом сверхскоростного формования и
скрепленных под воздействием температур (рис.3).
Уникальная нетканая структура материала обеспечивает сочетание прочности, защитных свойств и
высокой паропроницаемости по всей поверхности полотна. Таким образом, материал является постоянно
паропроницаемым и гидроизоляционным.
Современные паропроницаемые мембраны для применения в строительстве
Широкое использование паропроницаемых мембран в строительстве и появление большого ассортимента
"аналогичных" материалов обуславливает необходимость более детальной оценки их качества,
долговечности и появления нормативных документов, регулирующих минимально допустимые
технические характеристики.
На сегодняшний день,
на рынке широко
представлены пленки
микроперфорированные
или нетканый
полипропилен.
Микроперфорированные
пленки характеризуются
низкой
паропроницаемостью,
так как проникновение
водяного пара
осуществляется через
микро отверстия (рис.4),
выполненные в
гидроизоляционной
пленке.
Наличие подобных отверстий, значительно превышающих размеры микропор (по сравнению с другими
технологиями производства мембран (рис.3 и рис.5.), может приводить к снижению гидроизоляционных
свойств материала. Нетканый полипропилен обладает обратным соотношением этих свойств т.е. высокой
паро- и воздухопроницаемостью при отсутствии гидрозащиты.
Среди мембран (помимо Tyvek® ) на рынке существует ряд материалов, паропроницаемым и
гидроизоляционным слоем которых является микропористая пленка (рис.5). Как правило, данные
мембраны требуют дополнительной механической защиты и изготавливаются в виде 2 или 3-х слойных
ламинатов, в которых внешние слои защищают внутренний, - функциональный слой от механических
нагрузок и УФ излучения. Данные мембраны могут характеризоваться высокими показателями
паропроницаемости, ветро-гидрозащиты и прочности, однако качество и надежность (и соответственно
цена) материалов на основе микропористых мембран, как правило, в значительной степени зависит от
толщины функционального слоя пленки. Для сравнения на (рис.6) приведена фотография поперечного
сечения одной из недорогих микропористых пленок и материала Tyvek® . На фотографии видно, что
толщина рабочего слоя в бюджетных пленках значительно меньше, чем в высококачественных
мембранах. Так же толщина рабочего слоя в значительной степени является показателем долговечности
материала.
В отличие от большинства упомянутых технологий, материал Tyvek® является однослойным, то есть
работающим по всей толщине. Даже в случае его механического повреждения (например, при установке)
этот дефект легко выявляется и может быть устранен. Кроме того, среди наиболее важных показателей
качества паропроницаемых мембран являются длительность сохранения исходных технических
параметров мембран и температурный режим работы. Наибольшую опасность для полимерных
материалов традиционно представляют высокие температуры и УФ-излучение приводящие к старению.
Процесс старения материала ускоряется при высоких температурах, поэтому на некоторых типах
материалов есть ограничение по температуре использования до 80°C, что не всегда достаточно, особенно
в отношении утепленных кровель с металлочерепицей. Материал Tyvek® сохраняет свои свойства в
температурном диапазоне –73°C _ +100°C. Высокие технические характеристики Tyvek® дополняются
его длительной стабильностью с течением времени, что подтверждено как лабораторными испытаниями,
так и практическим опытом использования на протяжении более 30 лет. На основании испытаний,
проведенных независимым Шведским институтом "SP Swedish National Testing and Research Institute"
Tyvek® отнесен к категории материалов со сроком службы более 50 лет. По современной Европейской
классификации гидроизоляционных и ветрозащитных материалов (EN 13859) Tyvek® признан
материалом, отвечающим всем требованиям Европейских стандартов, и по результатам испытаний ему
был присвоен класс W1, который он сохраняет даже после искусственного старения.
Конструктивные решения с использованием материалов Tyvek® в современных кровлях
Мембраны Tyvek® могут применяться как
в конструкциях с холодных чердаком, так и
в утепленных мансардах. Тенденция к
применению мембран в холодных кровлях
обусловлена заменой традиционных
подкровельных материалов на
современные. При герметичной установке
мембраны, например, в утепленных
мансардах, помимо своих гидрозащитных
свойств, материал служит как
энергосберегающий, т.е. предотвращает
конвекционный вынос тепла из дома и
увеличивает сопротивление теплопередаче
ограждающих конструкций.
Монтаж не требует
дополнительного воздушного
зазора между Tyvek® и
теплоизоляцией (рис.7), так как
мембрана не допускает капилярного
проникновения влаги и
обеспечивает ее свободный выход
из теплоизоляции. Как
дополнительная гарантия
эффективности работы системы в
особых климатических условиях
мембрана может устанавливаться с
провисанием, что обеспечивает
автоматическое удаление
намерзшего льда. Однако по
данным университета
"Braunschweig University"
(Германия) намерзание льда на
Tyvek® не наблюдается или
количество его незначительно
(рис.8.).
Мембраны типа Tyvek® Soft, Solid и Supro предлагаются к применению со всеми видами черепицы (в т.ч.
гибкой) и шифера. Со всеми типами металлических фальцевых кровель, предлагается использовать
мембрану типа Tyvek® Metal, обеспечивающую зазор в 8 мм между металлом кровли и поверхностью
гидроизоляционного слоя мембраны.
В сочетании с гидроизоляцией Tyvek® предлагается использовать пароизоляционную мембрану Tyvek®
SD2, обеспечивающую достаточную (в большинстве случаев) пароизоляцию, но при этом способную
пропускать незначительные количества водяного пара с целью увеличения эффективности просыхания
конструкций здания и комфорта его обитателей.
Применения мембран Tyvek® в стенах
На основании проведенных специалистами
по теплофизике из США испытаний [1]
сопротивление теплопередаче Ro
ограждающих конструкций может
снижаться на 60 % при движении потока
воздуха через теплоизоляцию (рис.9),
причем изменение толщины или типа
утеплителя не решает этой проблемы. По
оценкам Департамента Энергетики США
[2] до 40 % тепла из жилого дома уносится
ветром.
Поэтому использование мембран Tyvek® в качестве
ветрозащиты стен дает как функциональные, так и
экономические преимущества при эксплуатации
здания, что подтверждено 30-летним успешным
опытом его применения в конструкциях домов
каркасного типа в США, Канаде и Англии (рис.10).
Материалы Tyvek® могут быть использованы как в
конструкциях домов каркасного типа, так и в
системах с вентилируемым фасадом (рис.11).
Мембрана выполняет не только функцию
ветрозащиты, но и предохраняет утеплитель от
намокания снаружи и пропускает водяные пары
изнутри.
Как известно, при увеличении влажности
утеплителя всего на 5% его теплоизоляционная
способность уменьшается почти в два раза. При
монтаже минеральной ваты всегда присутствуют
стыки, в которые могут проникать атмосферные
осадки и ветер. Даже при применении жестких или
кашированных плит из минеральной ваты
паропроницаемая ветро- гидрозащитная мембрана
не окажется лишней. В дополнение к влаге в
системах с вентилируемым зазором возникают
ветровые потоки, приводящие к выветриванию как
самого утеплителя, так и тепла из здания.
Спицын А.Б., к.т.н., технический представитель компании ООО "ДЮПОН Россия"