Паробарьеры – защита конструкций каркасного дома от проникновения влаги изнутри помещений

Роль паробарьеров в строительной науке

В стенах и кровлях современных каркасных домов применяются эффективные утеплители (минеральные ваты, стеклянные ваты, целлюлозные ваты).

Для сохранения своих теплоизоляционных свойств эти материалы должны находится в сухом состоянии. Сами деревянные конструкции стен и кровли так же должны быть защищены от излишнего переувлажнения по причине проникновение водяного пара.

Для обеспечения такой защиты в элементы каркасных конструкций вводится специальный слой из паробарьерного материала.

Наиболее важной характеристикой переноса водяного пара через строительные материалы или конструкции является безразмерный коэффициент сопротивления диффузии водяного пара μ. Он является отношением протекания диффузии водяного пара (паропроницаемости) через слой воздуха к паропроницаемости материала такой же толщины.

Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз материал лучше сопротивляется проникновению водяного пара по сравнению с сухим воздухом.

Чем выше μ-фактор, тем лучше материал с точки зрения пароизоляции.

На практике обычно используют величину Sd. Это эквивалентная толщина сопротивления иффузии водяного пара Sd является произведением коэффициента сопротивления диффузии водяного пара μ и толщины материала d, имеющая размерность в метрах.

Чем выше величина Sd паробарьера, тем больше его пароизоляционная функция.

Основная задача паробарьерного материала состоит в том, чтобы защищать утепленную кровлю или стену от проникновения паров влаги со стороны жилых помещений.

Согласно классической практики каркасного домостроения, в качестве паробарьеров (пароизоляции) применяются плотные пленки из полиэтилена, которые обладают высоким сопротивлением к диффузии водяного пара (Sd > 20м).

Однако паробарьры на основе полиэтилена имеют существенный недостаток.

Функции пароограничения прежде всего нужны в зимний период, когда водяной пар стремится наружу через конструкции стен и крыши. А вот в теплый период года паробарьерные свойства стен не нужны и более того могут быть даже вредны – т. к. попавшая в конструкцию стены или кровли влага (вследствие нарушение целостности пароизоляции или проникновения дождевой влаги снаружи) не имеет возможности высохнуть. Застой влаги внутри конструкций каркасного дома может привести к поражению и гниению древесины.

«Умные» паробарьерные материалы

В последние годы все актуальнее становится технология «дышащих» стен, т. е. стен не являющихся барьером для диффузии пара в летний период и имитирующих свойства массивных деревянных стен (выполняющих функцию влагорегуляции в помещениях дома).

Паробарьерные материалы с изменяемой проницаемостью (называемые так же «умными» паробарьерами) подразделяются на:

1. Капиллярно-активные
Способность такого паробарьера выводить влажность из конструкции основана на физических свойствах материала.

2. Влажностно-адаптивные
Способность такого паробарьера выводить влажность из конструкции основана на химических свойствах материала (влажностных изменениях в молекулярной структуре).

Расскажем об этих материалах поподробнее.

Капиллярно-активные (КА) паробарьерные мембраны появились первыми на рынке «умных» мембран. Такие мембраны являлись датской разработкой и предназначались в первую очередь для устройства невентилируемых крыш (так называемых "компактных плоских кровель"). Капиллярно-активные (КА) паробарьерные мембраны состоят из центрального слоя сделанного из полипропиленовой фибры (спанбонда) зажатого между внешней и внутренней ламинацией состоящей из полос полиэтилена. Расположение полос полиэтилена в наружном и внутреннем слое сделано со смещением. В результате применения такого решения капиллярно-активные мембраны в сухих условиях имеют высокое сопротивление паропроницанию (Sd = 20), однако с повышением влажности окружающей среды до Sd снижается и при 100% влажности составляет уже около 2,5. Этот эффект обусловлен капиллярным переносом влаги через волокна фибры от одного слоя мембраны в другой.

При возникновении конденсата на поверхности мембраны процесс влагопереноса идет наиболее активно и Sd при этом может снизится до 0,3м.

Влажностно-адаптивные (ВА) паробарьерные мембраны

В химии известны некоторые пластики свойство паропроницаемости, которых может изменяться в зависимости от их влажности.

К ним относятся
- полиамиды
- сополимеры полиэтилена

На протяжении многих лет это свойство использовалось в пищевой промышленности где пленки с применением слоев из таких материалов применялись для упаковки пищевых изделий, в целях сохранения их свойств в течении времени хранения.

Исследования строительной науки в области компактных невентилируемых плоских кровель на основе деревянных балок а так же в области безопасного уровня влагонакопления в конструкциях «суперутепленных» и пассивных домов, привели к возникновению необходимости в применении мембран с изменяемой паропроницаемостью в строительных конструкциях энергоэффекивных домов.

Особенно такие мембраны важны в зданиях эксплуатируемых в смешанном климате где умеренные зимы чередуются с теплым летом.

В таких условиях направление диффузии пара в стене в течение сезона эксплуатации здания меняется в зависимости от условий (летние или зимнее) и применение паробарьеров с высоким Sd, блокирующих прохождение пара только в одном из направлений может стать опасным сточки зрения накопления влаги в конструкции, особенно при значительных толщинах утеплителя.

После ряда исследований середины и конца 90-х немецкие строительные ученые подобрали эффективные по свойствам влажностно-адаптивные мембраны с переменной паропроницаемостью. Основой для таких мембран стали такие материалы как полиамид и продукты сополимеризации акрила и полиэтилена.

Эти материалы при увеличении влажности среды «встраивают» в свою структуру молекулы воды, как бы растягивая собственную молекулярную решетку что вызывает рост паропроницания пропорционально количеству влаги, находящейся в среде в окружающей такую мембрану.

Продукты на рынке

Наибольшую известность из выпускаемых промышленностью капиллярно-активных мембран приобрела пленка под торговой маркой «Hygrodiode».

Выпуск ее начался в конце 80-х годов и пик применения пришелся на начало 90х.

В настоящее время производится концерном Icopal (марки Hygrodiode 20 Sd= 20 и Hygrodiode 100 Sd= 100).

Компания CertianTeed (североамериканское подразделение концерна ISOVER) начала выпускать влажностно-адаптивную пленку из полиамида в США под названием MemBrain (умная мембрана). В Европе концерн ISOVER выпустил аналогичный по свойствам продукт под названием ISOVER Vario KM (начало 2000 годов).

В дальнейшем в ISOVER стал производить в Европе пленку Isover Vario KM Duplex.

Ее отличие от Vario KM - это 2-х слойная пленка состоящая из Полиамида и полипропилена. Сделав 2-х слойную пленку в ISOVER добились UV (ультрафиолет) стойкости пленки (обычная полиамидная пленка не имеет длительной UV стойкости), а так же увеличили прочность и модифицировали свойства мембраны (изменили параметры диапазона паропроницания повысив Sd).

Помимо Isover на Европейском рынке так же наиболее широко представлены следующие ВА мембраны:

- DELTA SD Flexx (производитель - Dorken Германия) Состав – полиамид:

- Мембрана ProClima INTELLO (MOLL bauökologische Produkte GmbH) Германия. Состав сополимер полиэтилена

Мембрана INTELLO имеет существенно больший диапазон изменения свойств паропроницаемости, чем полиамидные мембраны ISOVER.

Основной спектр европейских мембран с адаптивным паропроницанием.

Isover Vario KM Duplex 0,2 – 5 m
VARIO Xtra & XtraSafe 0,3 – 20m
ProClima Intello 0,2 – >10 m
DuPont AirGuard Smart AVCL 0,05- >30 m
Targo Varivap 0,2 – 12 m
Caplast CaVap Renova 0,9 – 12 m
Ampack Ampatex Resano (by Caplast) 0,9 – 12 m
Aisrtop (Isocell) 0,2 – 12 m
Plastoform VariFlex 0,2 – 10 m
Hygrodiode 2.4 – 20 m

Практическое применение умных паробарьеров

Общее свойство «умных» мембран в строительной состоит в сочетании фнкцмм - защиты конструкций и обеспечения комфортного проживание в каркасном доме в любое время года.

Зимой когда влажность воздуха низка мембрана выполняет свою основную функцию – защиту от проникновения пара в утеплитель. При этом ее способность препятствовать диффузии водяного пара достаточно велика (Sd = 5-20м).

В летний период (при увеличении окружающей влажности) структура мембраны изменяется, и влага выводится из строительной конструкции в 10-15 раз быстрее, чем в случае использования традиционной пароизоляции с фиксированными Sd.

«Умная» мембрана летом является высушивающим материалом, обеспечивая безопасность деревянных конструкций в смешанных климатах.

Способность мембраны в случае такой необходимости выводить из конструкции лишнюю влагу чрезвычайно важна при следующих обстоятельствах:

- если здание построено недавно, особенно, если при строительстве применялись пиломатериалы с влажностью более 15% или во время отделки помещения интенсивно использовались мокрые процессы;
- если здание расположено в районах с влажным или смешанным климатом;
- если здание расположено в зонах резко континентального климата, где перепады дневных и ночных температур способствуют накоплению влаги в течение всего года.

«Умный» паробарьер позволяет устранить риски промерзания и скопления влаги в конструкциях как при новом строительстве, так и при реконструкции жилья.