Коэффициент воздухопроницаемости строительных материалов таблица. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций
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.
В процессе стройки любой материал в первую очередь должен оцениваться по его эксплуатационно-техническим характеристикам. Решая задачу построить “дышащий” дом, что наиболее свойственно строениям из кирпича или дерева, или наоборот добиться максимальной сопротивляемости паропроницанию, необходимо знать и уметь оперировать табличными константами для получения расчетных показателей паропроницаемости строительных материалов.
Что такое паропроницаемость материалов
– способность пропускать или задерживать водяной пар в результате разности парциального давления водяного пара на обеих сторонах материала при одинаковом атмосферном давлении. Паропроницаемость характеризуется коэффициентом паропроницаемости или сопротивлением паропроницаемости и нормируется СНиПом II-3-79 (1998) "Строительная теплотехника", а именно главой 6 "Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций"
Таблица паропроницаемости представлена в СНиПе II-3-79 (1998) "Строительная теплотехника", приложении 3 "Теплотехнические показатели строительных материалов конструкций". Показатели паропроницаемости и теплопроводности наиболее распространенных материалов, используемых для строительства и утепления зданий представлены далее в таблице.
Материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м*С) | Паропроницаемость, Мг/(м*ч*Па) |
Алюминий | |||
Асфальтобетон | |||
Гипсокартон | |||
ДСП, ОСП | |||
Дуб вдоль волокон | |||
Дуб поперек волокон | |||
Железобетон | |||
Картон облицовочный | |||
Керамзит | |||
Керамзит | |||
Керамзитобетон | |||
Керамзитобетон | |||
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000) | |||
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400) | |||
Кирпич красный глиняный | |||
Кирпич, силикатный | |||
Линолеум | |||
Минвата | |||
Минвата | |||
Пенобетон | |||
Пенобетон | |||
Пенопласт ПВХ | |||
Пенополистирол | |||
Пенополистирол | |||
Пенополистирол | |||
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ ЭКТРУДИРОВАННЫЙ | |||
ПЕНОПОЛИУРЕТАН | |||
ПЕНОПОЛИУРЕТАН | |||
ПЕНОПОЛИУРЕТАН | |||
ПЕНОПОЛИУРЕТАН | |||
Пеностекло | |||
Пеностекло | |||
Песок | |||
ПОЛИМОЧЕВИНА | |||
ПОЛИУРЕТАНОВАЯ МАСТИКА | |||
Полиэтилен | |||
Рубероид, пергамин | |||
Сосна, ель вдоль волокон | |||
Сосна, ель поперек волокон | |||
Фанера клееная |
ГОСТ 32493-2013
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
Метод определения воздухопроницаемости и сопротивления воздухопроницанию
Materials and products the construction heatinsulating. Method of determination of air permeability and resistance to a air permeability
МКС 91.100.60
Дата введения 2015-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2013 г. N 44-П)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджан | Азстандарт |
|
Минэкономики Республики Армения |
||
Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
|
Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
|
Киргизия | Кыргызстандарт |
|
Молдова-Стандарт |
||
Росстандарт |
||
Таджикистан | Таджикстандарт |
|
Узбекистан | Узстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2013 г. N 2390-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32493-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на строительные теплоизоляционные материалы и изделия, изготовленные в заводских условиях, и устанавливает метод определения воздухопроницаемости и сопротивления воздухопроницанию.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины, определения и обозначения
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.
3.1.1 воздухопроницаемость материала:
Свойство материала пропускать воздух при наличии разности давлений воздуха на противоположных поверхностях образца материала, определяемая количеством воздуха, проходящим через единицу площади образца материала в единицу времени.
3.1.2 коэффициент воздухопроницаемости:
Показатель, характеризующий воздухопроницаемость материала.
3.1.3 сопротивление воздухопроницанию:
Показатель, характеризующий свойство образца материала препятствовать прохождению воздуха.
3.1.4 перепад давления:
Разность давлений воздуха на противоположных поверхностях образца при проведении испытания.
3.1.5 плотность потока воздуха:
Масса воздуха, проходящего в единицу времени через единицу площади поверхности образца, перпендикулярную направлению потока воздуха.
3.1.6 расход воздуха:
Количество (объем) воздуха, проходящего через образец в единицу времени.
3.1.7 показатель режима фильтрации:
Показатель степени перепада давления в уравнении зависимости массовой воздухопроницаемости образца от перепада давления.
3.1.8 толщина образца:
Толщина образца в направлении потока воздуха.
3.2 Обозначения
Обозначения и единицы измерения основных параметров, применяемых при определении воздухопроницаемости, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Параметр | Обозначение | Единица измерения |
Площадь поперечного сечения образца, перпендикулярного направлению потока воздуха | ||
Плотность потока воздуха | кг/(м·ч) |
|
Коэффициент воздухопроницаемости | кг/[м·ч·(Па)] |
|
Показатель режима фильтрации | ||
Сопротивление воздухопроницанию | [м·ч·(Па)]/кг |
|
Перепад давления | ||
Расход воздуха | ||
Толщина образца | ||
Плотность воздуха |
4 Общие положения
4.1 Сущность метода заключается в измерении количества воздуха (плотности потока воздуха) , проходящего через образец материала с известными геометрическими размерами, при последовательном создании заданных стационарных перепадов давления воздуха. По результатам измерений вычисляют коэффициент воздухопроницаемости материала и сопротивление воздухопроницанию образца материала , входящие в уравнения фильтрации воздуха (1) и (2) соответственно:
где - плотность потока воздуха, кг/(м·ч);
- перепад давления, Па;
- толщина образца, м;
- сопротивление воздухопроницанию, [м·ч·(Па)]/кг.
4.2 Число образцов, необходимое для определения воздухопроницаемости и сопротивления воздухопроницанию, должно быть не менее пяти.
4.3 Температура и относительная влажность воздуха в помещении, в котором проводят испытания, должны быть (20±3) °С и (50±10)% соответственно.
5 Средства испытания
5.1 Испытательная установка, включающая в себя:
- герметичную камеру с регулируемым проемом и приспособлениями для герметичного крепления образца;
- оборудование для создания, поддержания и быстрого изменения давления воздуха в герметичной камере до 100 Па при испытаниях теплоизоляционных материалов и до 10000 Па - при испытаниях конструкционно-теплоизоляционных материалов (компрессор, воздушный насос, регуляторы давления, регуляторы перепада давления, регуляторы расхода воздуха, запорная арматура).
5.2 Средства измерения:
- расходомеры (ротаметры) воздуха с пределом измерения расхода воздуха от 0 до 40 м/ч с погрешностью измерения ±5% верхнего предела измерения;
- показывающие или самопишущие манометры, датчики давления, обеспечивающие проведение измерений с точностью ±5%, но не более 2 Па;
- термометр для измерения температуры воздуха в пределах 10 °С - 30 °С с погрешностью измерения ±0,5 °С;
- психрометр для измерения относительной влажности воздуха в пределах 30%-90% с погрешностью измерения ±10%;
- линейка металлическая по ГОСТ 427 с погрешностью измерения ±0,5 мм;
- штангенциркуль по ГОСТ 166 .
5.3 Сушильный шкаф.
5.4 Испытательное оборудование и средства измерений должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов и быть поверены в установленном порядке.
5.5 Схема испытательной установки для определения воздухопроницаемости приведена на рисунке 1.
1 - компрессор (воздушный насос); 2 - регулирующая запорная арматура; 3 - шланги; 4 - расходомеры (ротаметры) воздуха; 5 - герметичная камера, обеспечивающая стационарный режим движения воздуха; 6 - приспособление для герметичного крепления образца; 7 - образец; 8 - показывающие или самопишущие манометры, датчики давления
Рисунок 1 - Схема испытательной установки для определения воздухопроницаемости теплоизоляционных материалов
5.6 Испытательная установка должна обеспечивать герметичность в диапазоне режимов испытаний с учетом технических возможностей испытательного оборудования.
При проверке герметичности камеры в проем устанавливают и тщательно герметизируют воздухонепроницаемый элемент (например, металлическую пластину). Потери давления воздуха на любых стадиях испытания не должны превышать 2%.
6 Подготовка к испытанию
6.1 Перед проведением испытания составляют программу испытаний, в которой должны быть указаны значения конечного контрольного давления и приведен график перепадов давления.
6.2 Образцы для испытания изготовляют или отбирают из изделий полной заводской готовности в виде прямоугольных параллелепипедов, наибольшие (лицевые) грани которых соответствуют размерам приспособления для крепления образца, но не менее 200x200 мм.
6.3 Образцы принимают на испытание согласно акту отбора образцов, оформленному в установленном порядке.
6.4 В случае если отбор или изготовление образцов проводят без привлечения испытательного центра (лаборатории), то при оформлении результатов испытаний в отчете (протоколе) испытания делают соответствующую запись.
6.5 Измеряют толщину образцов линейкой с точностью до ±0,5 мм в четырех углах на расстоянии (30±5) мм от вершины угла и посередине каждой стороны.
При толщине изделия менее 10 мм толщину образца измеряют штангенциркулем или микрометром.
За толщину образца принимают среднеарифметическое значение результатов всех измерений.
6.6 Вычисляют разнотолщинность образцов как разность между наибольшим и наименьшим значениями толщины, полученными при измерении образца в соответствии с 6.5. При толщине образца более 10 мм разнотолщинность не должна превышать 1 мм, при толщине образца 10 мм и менее разнотолщинность не должна превышать 5% толщины образца.
6.7 Образцы высушивают до постоянной массы при температуре, указанной в нормативном документе на материал или изделие. Образцы считают высушенными до постоянной массы, если потеря их массы после очередного высушивания в течение 0,5 ч не превышает 0,1%. По окончании сушки определяют плотность каждого образца в сухом состоянии. Образец немедленно помещают его* в испытательную установку для определения воздухопроницаемости. Допускается до проведения испытаний хранить высушенные образцы в изолированном от окружающей воздушной среды объеме не более 48 ч при температуре (20±3) °С и относительной влажности воздуха (50±10)%.
_________________
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
При необходимости допускается испытывать влажные образцы с указанием в отчете значения влажности образцов до и после испытаний.
7 Проведение испытания
7.1 Испытуемый образец устанавливают в приспособление для герметичного крепления образца так, чтобы его лицевые поверхности были обращены внутрь камеры и в помещение. Образец тщательно герметизируют и фиксируют так, чтобы исключить его деформацию, зазоры между торцами камеры и образцом, а также проникновение воздуха через неплотности между прижимной рамкой, образцом и камерой. При необходимости проводят герметизацию торцевых граней образца в целях исключения проникновения через них воздуха из камеры в помещение, добиваясь полного прохождения воздуха в процессе испытания только через лицевые поверхности образца.
7.2 Концы шлангов манометра (датчиков давления) располагают на одном уровне по горизонтали по обе стороны испытуемого образца в камере и помещении.
7.3 При помощи компрессора (воздушного насоса) и регулирующей арматуры последовательно (ступенчато) создают заданные в программе испытаний разности давлений по обе стороны образца. Поток воздуха через образец считают установившимся (стационарным), если значения показаний манометра и расходомеров отличаются не более чем на 2% в течение 60 с при объеме камеры до 0,25 м включительно, 90 с - при объеме 0,5 м, 120 с - при объеме 0,75 м и т.д.
7.4 Для каждого значения перепада давлений , Па, по расходомеру (ротаметру) фиксируют значение расхода воздуха , м/ч.
7.5 Число ступеней и значения перепада давления, соответствующие каждой ступени испытания, задают в программе испытаний. Число ступеней испытания должно быть не менее трех.
Рекомендуются следующие значения перепада давления по ступеням при испытании по определению коэффициента воздухопроницаемости: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 Па. При определении сопротивления воздухопроницанию рекомендуются те же значения перепада давления вплоть до предельных значений испытательного оборудования, но не более 1000 Па.
7.6 После достижения заданного программой испытаний значения конечного давления нагрузку последовательно уменьшают, используя те же ступени давления, но в обратном порядке, измеряя расход воздуха на каждой ступени перепада давления.
8 Обработка результатов испытания
8.1 За результат испытания при каждом перепаде давлений принимают наибольшее значение расхода воздуха для каждой ступени независимо от того, было оно достигнуто при нарастании или при снижении давления.
8.2 По принятым значениям для каждой ступени давления вычисляют значение расхода воздуха (плотность потока воздуха), проходящего через образец, , кг/(м·ч), по формуле
где - плотность воздуха, кг/м;
- площадь лицевой поверхности образца, м.
8.3 Для определения характеристик воздухопроницаемости материала по полученным результатам испытания уравнение (1) представляют в виде:
По значениям и в логарифмических координатах строят график воздухопроницаемости образца.
Логарифмы значений наносят на плоскость координат в зависимости от логарифмов соответствующих перепадов давлений . Через нанесенные точки проводят прямую линию. Значение показателя режима фильтрации определяют как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.
8.4 Коэффициент воздухопроницаемости материала , кг/[м·ч·(Па)], определяют по формуле
где - ордината пересечения прямой с осью ;
- толщина испытуемого образца, м.
Сопротивление воздухопроницанию образца материала , [м·ч·(Па)]/кг, определяют по формуле
8.5 Значение коэффициента воздухопроницаемости материала и сопротивления воздухопроницанию образцов материала определяют как среднеарифметическое значение результатов испытания всех образцов.
8.6 Пример обработки результатов испытания приведен в приложении А.
Приложение А (справочное). Пример обработки результатов испытания
Приложение А
(справочное)
В настоящем приложении приведен пример обработки результатов испытания по определению коэффициента воздухопроницаемости каменной ваты плотностью 90 кг/м и сопротивления воздухопроницанию образца каменной ваты размерами 200x200x50 мм.
Площадь лицевой поверхности образца - 0,04 м.
Плотность воздуха при температуре 20 °С - 1,21 кг/м.
Результаты измерений и обработки результатов приведены в таблице А.1. В первом столбце представлены измеренные значения перепада давления воздуха по разные стороны образца, во втором столбце - измеренные значения расхода воздуха через образец, в третьем столбце - значения плотности потока воздуха через образец, рассчитанные по формуле (3) по данным столбца 2. В четвертом и пятом столбцах представлены значения натуральных логарифмов значений и , приведенных в столбцах 1 и 3 соответственно.
Таблица А.1
Основополагающие федеральные документы СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» оперируют понятиями воздухопроницаемости и паропроницаемости строительных материалов и конструкций, не выделяя изолирующих элементов из состава ограждающих конструкций.
Таблица 2: Сопротивление воздухопроницанию материалов и конструкций (приложение 9 СНиП II-3-79*)
| Материалы и конструкции | Толщина слоя, мм | Rb, м² часПа/кг | |
| Бетон сплошной без швов | 100 | 19620 | |
| Газосиликат сплошной без швов | 140 | 21 | |
| Кирпичная кладка из сплошного красного кирпича на цементно-песчаном растворе: | толщиной в полкирпича в пустошовку | 120 | 2 |
| толщиной в полкирпича с расшивкой шва | 120 | 22 | |
| толщиной в кирпич в пустошовку | 250 | 18 | |
| Штукатурка цементно-песчаная | 15 | 373 | |
| Штукатурка известковая | 15 | 142 | |
| Обшивка из обрезных досок, соединенных впритык или в четверть | 20-25 | 0,1 | |
| Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт | 20-25 | 1,5 | |
| Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги | 50 | 98 | |
| Картон строительный | 1,3 | 64 | |
| Обои бумажные обычные | - | 20 | |
| Листы асбоцементные с заделкой швов | 6 | 196 | |
| Обшивка из жёстких древесно-волокнистых листов с заделкой швов | 10 | 3,3 | |
| Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов | 10 | 20 | |
| Фанера клееная с заделкой швов | 3-4 | 2940 | |
| Пенополистирол ПСБ | 50-100 | 79 | |
| Пеностекло сплошное | 120 | воздухонепроницаемо | |
| Рубероид | 1,5 | воздухонепроницаем | |
| Толь | 1,5 | 490 | |
| Плиты минераловатные жёсткие | 50 | 2 | |
| Воздушные прослойки,слои сыпучих материалов (шлака, керамзита, пемзы и т. д.), слои рыхлых и волокнистых материалов (минеральной ваты, соломы, стружки) | любые толщины | 0 | |
Воздухопроницаемость Gв (кг/м ² час) по СП 23-101-2000 представляет собой массовый расход воздуха в единицу времени через единицу площади поверхности ограждающей конструкции (слоя ветроизоляции) при разнице (перепаде) давлений воздуха на поверхности конструкции ∆рв (Па): Gв = (1/Rв) ∆рв , где Rв (м² час Па/кг) - сопротивление воздухопроницанию (см. таблицу 2), а обратная величина (1/Rв )(кг/м² час Па) - коэффициент воздухопроницаемости ограждающей конструкции. Воздухопроницаемость характеризует не материал, а слой материала или ограждающую конструкцию (слой изоляции) определённой толщины.
Напомним, что давление (перепад давления) 1 атм составляет 100 000Па (0,1 МПа). Перепады давления ∆рв на стене бани за счёт меньшей плотности горячего воздуха в бане ƿδ по сравнению с плотностью внешнего холодного воздуха ƿ0 равны Н(ƿ0 - ƿδ) и в бане высотой Н=3 м составят до 10Па. Перепады давления на стенах бани за счёт ветрового напора ƿ0 V ² составят 1Па при скорости ветра V = 1 м/сек (штиль) и 100Па при скорости ветра V = 10 м/сек.
Введенная таким образом воздухопроницаемость представляет собой ветропроницаемость (продуваемость), способность пропускать массы движущегося воздуха.
Как видно из таблицы 2, воздухопроницаемость очень сильно зависит от качества строительных работ: укладка кирпича с заполнением швов (расшивкой) приводит к снижению воздухопроницаемости кладки в 10 раз по сравнению со случаем укладки кирпича обычным способом - в пустошовку. Воздух при этом в основном проходит вовсе не через кирпич, а через неплотности шва (каналы, пустоты, щели, трещины).
Методы определения сопротивления воздухопроницанию по ГОСТ 25891-83, ГОСТ 31167-2003, ГОСТ 26602.2-99 предусматривают непосредственное измерение расходов воздуха через материал или конструкцию при различных перепадах давления воздуха (до 700 Па). На специальных стендах с помощью насоса-воздуходувки 1 нагнетается воздух в измерительную камеру 3, к которой герметично пристыковывается изучаемая конструкция 5, например, окно заводского изготовления (рис. 17). По зависимости расхода воздуха Gв по ротаметру 2 от избыточного давления в камере ∆ƿв строят кривую воздухопроницаемости конструкции (рис. 18).
| Рис. 18. Зависимость массового потока воздуха (скорости фильтрации, массового расхода) через воздухопроницаемую строительную конструкцию от перепада давления воздуха на поверхностях конструкции. 1 - прямая для ламинарных вязкостных потоков воздуха (через пористые стены без щелей), 2 - кривая для турбулентных инерционных потоков воздуха через конструкции со щелями (окна, двери) или отверстиями (продухами). |
В случае воздухопроницаемости стен с многочисленными мелкими каналами, щелями, порами воздух движется через стену в вязком режиме ламинарно (без турбулентностей, завихрений), вследствие чего зависимость Gв от ∆рв имеет линейный вид Gв = (1/Rв ) ∆pв . При наличии крупных щелей воздух движется в инерционных режимах (турбулентных), при которых силы вязкости не существенны. Зависимость Gв от ∆рв в инерционных режимах имеет степенной вид Gв = (1/Rв) ∆рв0,5 . Реально же в случае окон и дверей наблюдается переходный режим Gв = (1/R1) ∆pв n, где показатель степени n в СНиП 23-02-2003 условно принят равным 2/3 (0,66). Иными словами, при больших напорах ветра окна начинают «запираться» (также, например, как и дымовые трубы при большой скорости истечения дымовых газов), и всё большую роль начинает играть продуваемость стен (см. рис. 18).
Изучение таблицы 2 показывает, что обычные дощатые стены (без прослоек бумаги, пергамина или фольги), засыпанные стружкой (соломой, минеральной ватой, шлаком, керамзитом) с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 0,1 м² час Па/кг и менее никак не могут защитить от ветра. Даже при штиле при скоростях набегающих воздушных потоков 1 м/сек скорость продува через такие стены хоть и снижается до 0,1-1 см/сек, но тем не менее и это создаёт кратность воздухообмена в бане свыше 3-10 раз в час, что при слабой печи обуславливает полное выхолаживание бани. Кирпичные кладки в пустовку, дощатые стены в шпунт, плотные минерал- ватные плиты с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 2м² час Па/кг способны защитить от потоков ветра 1м/сек (в смысле предотвращения избыточной кратности воздухообмена в бане), но оказываются недостаточно герметичными для порывов ветра 10 м/сек. А вот строительные конструкции с сопротивлением возухопроницанию 20 м²час Па/кг и более уже вполне приемлемы для бань и с точки зрения воздухообмена, и с точки зрения конвективных теплопотерь, но тем не менее не гарантируют малости конвективного переноса водяных паров и увлажнения стен.
В связи с этим возникает необходимость сочетания материалов с разной степенью воздухопроницания. Суммарное сопротивление воздухопроницанию многослойной конструкции подсчитывается очень легко: суммированием сопротивлений воздухопроницанию всех слоев R = ΣRi . Действительно, если массовый поток воздуха через все слои один и тот же G = ∆pi /Ri , то сумма перепадов давления на каждом слое равна перепаду давления на всей многослойной конструкции в целом ∆р = Σpi = ΣGRi = GΣRi = GR . Именно поэтому понятие «сопротивление» очень удобно для анализа последовательных (в пространстве и во времени) явлений, не только в части воздухопроницания, но и теплопередачи и даже электропередачи в электрических сетях. Так, например, если легкопродуваемую прослойку стружек насыпать на строительный картон, то суммарное сопротивление воздухопроницанию такой конструкции 64 м² час Па/кг будет определяться исключительно сопротивлением воздухопроницанию строительного картона.
В то же время ясно, что если картон будет иметь щели в местах нахлеста или разрывы (проткнутые отверстия), то сопротивление воздухопроницанию резко уменьшится. Этот способ монтажа соответствует иному предельному способу взаимной укладки воздухопроницаемых слоев - уже не последовательному, а параллельному (рис. 19). В этом случае более удобными для расчетов являются коэффициенты воздухопроницаемости (1/Rв ). Так, воздухопроницаемость стены будет равна G = S0 G0 +S2 G2 +S12 G12 , где Si - относительные площади зон с разными воздухопроницаемостями, то есть G = { + {S2 /R2 ] + } ∆p. Видно, что если сопротивление воздухопроницанию R0 сквозного отверстия очень мало (близко к нулю), то суммарный поток воздуха будет очень велик даже при тщательной ветрозащите других участков, то при очень больших R2 , S2 и S12 . Однако воздух в сквозном отверстии движется вовсе не «свободно» (то есть не с бесконечно большой скоростью) из-за наличия гидродинамического и вязкостного сопротивлений отверстия, а также (что бывает чрезвычайно существенно) из-за конечной скорости фильтрации через противоположную стену 3. Чтобы образовать сильную струю через открытое приточное отверстие (сквозняк), необходимо сделать вытяжное отверстие и в противоположной стене.
| Рис. 19. Сочетание ветрозащитного и теплоизоляционного материалов со сквозными отверстиями (продухами, окнами). 1 - ветрозащитный материал, 2 - теплозащитный материал, Vo - набегающий поток воздуха, «свободно» проходящий через сквозное отверстие, но замедленно фильтрующийся через зоны, прикрытые теплозащитным материалом G2 или одновременно ветрозащитным и теплозащитным материалами G12. Величина реального воздушного потока GB определяется также воздухопроницаемостью стены 3. |
В заключение отметим, что обычные деревенские бревенчатые стены бань, конопаченые мхом, имеют сопротивление воздухопроницанию на уровне (1-10) м²час Па/кг, причём воздух в основном просачивается через швы конопатки, а не через древесину. Воздухопроницаемость таких стен при перепаде давления ∆рв = 10 Па составляет (1-10) кг/м²час, а при порывах ветра 10 м/сек (∆рв =100) - до (10-100)кг/м²час. Это может превысить необходимый уровень вентиляции бань даже по санитарно-гигиеническим требованиям, соответствующим нахождению в бане большого количества людей. Во всяком случае такие стены имеют воздухопроницаемость, намного превышающую современный допустимый уровень по теплозащите СНиП 23-02-2003. Тщательная конопатка паклей (лучше с последующей пропиткой олифой), а также заделка швов современными эластичными силиконовыми герметиками может снизить воздухопроницаемость на порядок (в 10 раз). Значительно более эффективная ветрозащита стен может быть достигнута обивкой картоном (под вагонкой) или оштукатуриванием. Необходимый уровень воздухопроницаемости стен паровых бань в первую очередь определяется требованием осушения стен за счет консервирующей вентиляции.
Реальные окна и двери также могут внести значительный вклад в баланс воздухообмена. Ориентировочные величины воздухопроницаемости закрытых окон и дверей приведены в таблице 3.
Таблица 3: Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций заводского изготовления по СНиП 23-02-2003
Таблица 4: Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий (СП23-101-2000)
| Материал | Плотность, кг/м³ | Удельная теплоёмкость, кДж (кг град) | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м град) | Коэффициент теплоусвоения, Вт/(м² град) | Коэффициент паро-проницаемости, мг/(м часПа) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Воздух неподвижный | 1,3 | 1,0 | 0,024 | 0,05 | 1.01 | |
| Пенополистирол ПСБ | 150 | 1,34 | 0,05 | 0,89 | 0,05 | |
| 100 | 1,34 | 0,04 | 0,65 | 0,05 | ||
| 40 | 1,34 | 0,04 | 0,41 | 0,06 | ||
| Пенопласт ПХВ | 125 | 1,26 | 0,05 | 0,86 | 0,23 | |
| Пенополиуретан | 40 | 1,47 | 0,04 | 0,40 | 0,05 | |
| Плиты из резольно-формальдегидного пенопласта | 40 | 1,68 | 0,04 | 0,48 | 0,23 | |
| Вспененный каучук «Аэрофлекс» | 80 | 1,81 | 0,04 | 0,65 | 0,003 | |
| Пенополистирол экструзионный «Пеноплекс» | 35 | 1,65 | 0,03 | 0,36 | 0,018 | |
| Плиты минераловатные (мягкие, полужесткие, жесткие) | 350 | 0,84 | 0,09 | 1,46 | 0,38 | |
| 100 | 0,84 | 0,06 | 0,64 | 0,56 | ||
| 50 | 0,84 | 0,05 | 0,42 | 0,60 | ||
| Пеностекло | 400 | 0,84 | 0,12 | 1,76 | 0,02 | |
| 200 | 0,84 | 0,08 | 1,01 | 0,02 | ||
| Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные | 1000 | 2,3 | 0,23 | 6,75 | 0,12 | |
| 400 | 2,3 | 0,11 | 2,95 | 0,19 | ||
| 200 | 2,3 | 0,07 | 1,67 | 0,24 | ||
| Арболит | 800 | 2,3 | 0,24 | 6,17 | 0,11 | |
| 300 | 2,3 | 0,11 | 2,56 | 0,30 | ||
| Пакля | 150 | 2,3 | 0,06 | 1,30 | 0,49 | |
| Плиты из гипса | 1200 | 0,84 | 0,41 | 6,01 | 0,10 | |
| Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) | 800 | 0,84 | 0,19 | 3,34 | 0,07 | |
| Засыпка из керамзита | 800 | 0,84 | 0,21 | 3,36 | 0,21 | |
| 200 | 0,84 | 0,11 | 1,22 | 0,26 | ||
| Засыпка из доменного шлака | 800 | 0,84 | 0,21 | 3,36 | 0,21 | |
| Засыпка из перлита вспученного | 200 | 0,84 | 0,08 | 0,99 | 0,34 | |
| Засыпка из вермикулита вспученного | 200 | 0,84 | 0,09 | 1,08 | 0,23 | |
| Песок для строительных работ | 1600 | 0,84 | 0,47 | 6,95 | 0,17 | |
| Керамзитобетон | 1800 | 0,84 | 0,80 | 10,5 | 0,09 | |
| Пенобетон | 1000 | 0,84 | 0,41 | 6,13 | 0,11 | |
| 300 | 0,84 | 0,11 | 1,68 | 0,26 | ||
| Бетон на гравии из природного камня | 2400 | 0,84 | 1,74 | 16,8 | 0,03 | |
| Раствор цементно-песчаный (швы кладки, штукатурка) | 1800 | 0,84 | 0,76 | 9,6 | 0,09 | |
| Кладка из сплошного красного кирпича | 1800 | 0,88 | 0,70 | 9,2 | 0,11 | |
| Кладка из сплошного силикатного кирпича | 1800 | 0,88 | 0,76 | 9,77 | 0,11 | |
| Кладка из керамического пустотного кирпича | 1600 | 0,88 | 0,58 | 7,91 | 0,14 | |
| 1400 | 0,88 | 0,52 | 7,01 | 0,16 | ||
| 1200 | 0,88 | 0,47 | 6,16 | 0,17 | ||
| Сосна и ель | поперек волокон | 500 | 2,3 | 0,14 | 3,87 | 0,06 |
| вдоль волокон | 500 | 2,3 | 0,29 | 5,56 | 0,32 | |
| Фанера клееная | 600 | 2,3 | 0,15 | 4,22 | 0,02 | |
| Картон облицовочный | 1000 | 2,3 | 0,21 | 6,20 | 0,06 | |
| Картон строительный многослойный | 650 | 2,3 | 0,15 | 4,26 | 0,083 | |
| Гранит | 2800 | 0,88 | 3,49 | 25,0 | 0,008 | |
| Мрамор | 2800 | 0,88 | 2,91 | 22,9 | 0,008 | |
| Туф | 2000 | 0,88 | 0,93 | 11,7 | 0,075 | |
| Листы асбестоцементные плоские | 1800 | 0,84 | 0,47 | 7,55 | 0,03 | |
| Битумы нефтяные строительные | 1400 | 1,68 | 0,27 | 6,80 | 0,008 | |
| 1000 | 1,68 | 0,17 | 4,56 | 0,008 | ||
| Рубероид | 600 | 1,68 | 0,17 | 3,53 | - | |
| Линолеум поливинилхлоридный | 1800 | 1,47 | 0,38 | 8,56 | 0,002 | |
| Чугун | 7200 | 0,48 | 50 | 112,5 | 0 | |
| Сталь | 7850 | 0,48 | 58 | 126,5 | 0 | |
| Алюминий | 2600 | 0,84 | 221 | 187,6 | 0 | |
| Медь | 8500 | 0,42 | 407 | 326,0 | 0 | |
| Стекло оконное | 2500 | 0,84 | 0,76 | 10,8 | 0 | |
| Вода | 1000 | 4,2 | 0,59 | 13,5 | - | |
В основной своей массе являются пористыми телами. Размеры и структура пор у различных материалов неодинакова, поэтому воздухопроницаемость материалов в зависимости от разности давлений проявляется по-разному.
На рис.11 показана качественная картина зависимости воздухопроницаемости G от разности давлений ΔР для строительных материалов, приведенная К.Ф. Фокиным .
Рис.11. Влияние пористости материала на его воздухопроницаемость.1 - материалы с равномерной пористостью (типа пенобетона); 2 - материалы с порами различных размеров (типа засыпок); 3 - маловоздухопроницаемые материалы (типа древесины, цементных растворов), 4 - влажные материалы.
Прямолинейный участок от 0 до точки а на кривой 1 свидетельствует о ламинарном движении воздуха по порам материала с равномерной пористостью при малых значениях разности давлений. Выше этой точки на криволинейном участке происходит турбулентное движение. В материалах с разными размерами пор движение воздуха турбулентно даже при малой разности давлений, что видно из кривизны линии 2. В маловоздухороницаемых материалах, напротив, движение воздуха по порам ламинарно и при довольно больших разностях давлений, поэтому зависимость G от ΔР линейна при любой разности давлений (линия 3). Во влажных материалах (кривая 4) при малых ΔР , меньших определенной минимальной разности давлений ΔР мин , воздухопроницаемость отсутствует, и лишь при превышении этой величины, когда разность давлений окажется достаточной для преодоления сил поверхностного натяжения воды, содержащейся в порах материала, возникает движение воздуха. Чем выше влажность материала, тем больше величина ΔР мин .
При ламинарном движении воздуха в порах материала справедлива зависимость
где G - воздухопроницаемость ограждения или слоя материала, кг/ (м 2. ч);
i - коэффициент воздухопроницаемости материала, кг/ (м. Па. ч);
δ - толщина слоя материала, м.
Коэффициент воздухопроницаемости материала аналогичен коэффициенту теплопроводности и показывает степень воздухопроницаемости материала, численно равную потоку воздуха в кг, проходящему сквозь 1 м 2 площади, перпендикулярной направлению потока, при градиенте давления, равном 1 Па/м.
Величины коэффициента воздухопроницаемости для различных строительных материалов отличаются друг от друга значительно.
Например, для минеральной ваты i ≈ 0,044 кг/ (м. Па. ч), для неавтоклавного пенобетона i ≈ 5,3.10 - 4 кг/ (м. Па. ч), для сплошного бетона i ≈ 5,1.10 - 6 кг/ (м. Па. ч),
При турбулентном движении воздуха в формуле (2.60) следует заменить ΔР на ΔР n . При этом показатель степени n изменяется в пределах 0,5 - 1. Однако на практике формула (2.60) применяется и для турбулентного режима течения воздуха в порах материала.
В современной нормативной литературе не применяется понятия коэффициент воздухопроницаемости. Материалы и конструкции характеризуются сопротивлением воздухопроницанию R и, кг/ (м. ч). при разности давлений по разные стороны?Р о =10 Па, которое при ламинарном движении воздуха находится по формуле:
где G - воздухопроницаемость слоя материала или конструкции, кг/ (м 2. ч).
Сопротивление воздухопроницанию ограждений в своей размерности не содержит размерности потенциала переноса воздуха - давления. Такое положение возникло из-за того, что в нормативных документах делением фактической разности давлений?P на нормативное значение давлений?P o =10 Па, сопротивление воздухопроницанию приводится к разности давлений?P o = 10 Па.
В приведены значения сопротивления воздухопроницанию для слоев некоторых материалов и конструкций.
Для окон, в неплотностях которых движение воздуха происходит при смешанном режиме, сопротивление воздухопроницанию, кг/ (м. ч), определяется из выражения:
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое воздухопроницаемость материала и ограждения?
2. Что такое воздухопроницание?
3. Что такое инфильтрация?
4. Что такое эксфильтрация?
5. Какая количественная характеристика процесса воздухопроницания названа воздухопроницаемостью?
6. Через какие два типа неплотностей осуществляется фильтрация воздуха в ограждениях?
7. Какие три вида фильтрации существует, по терминологии Р.Е. Брилинга?
8. Что является потенциалом воздухопроницания?
9. Какие две природы формируют разность давлений на противоположных сторонах ограждения?
10. Что такое коэффициент воздухопроницаемости материала?
11. Что такое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции?
12. Напишите формулу для определения сопротивления воздухопроницанию при ламинарном движении воздуха через поры материалов конструкции.
13. Напишите формулу для определения сопротивления воздухопроницанию окна.
