Влагоперенос в стенах и крыше
Человек ощущает влажность воздуха в основном кожей и слизистыми оболочками в отношении трудности или легкости испарения с них. Поэтому он реагирует на относительную влажность воздуха, означающую степень насыщенности воздуха парами воды относительно максимально возможной при данной температуре. Абсолютная влажность воздуха (содержание воды в единице объема) быстро растет с температурой (зря на этом не акцентируют внимание в школьном курсе физики). Поэтому и возможен парадокс, когда зимой воздух в отапливаемых помещениях одновременно и суше и влажнее наружного. Суше, если судить по относительной влажности, влажнее — по абсолютной. Человеку внутренний воздух кажется сухим (допустим, температура +20°С, относительная влажность 50%), а наружный — влажным (температура -5°С, влажность 100%). В то же время во внутреннем воздухе при этом будет содержаться 8,6 г/м3 воды, а во внешнем всего — 4,85 г/м3 , т.е. почти вдвое меньше. Вещество же всегда стремится переместиться из того места, где его много (высокая концентрация) в то место, где его меньше (низкая концентрация), т.е. самопроизвольно происходит выравнивание концентраций путем диффузии. Этим и объясняется парадокс, состоящий в том, что зимой влага диффундирует сквозь поры стен наружу из казалось бы сухого внутреннего воздуха во влажный наружный. В учебной строительной литературе такие объяснения не приводятся, поэтому даже специалисты порой не могут внятно разъяснить этот вопрос.
Здесь возможно возражение, состоящее в том, что воздух в холодный период почти всегда просачивается через стену в обратном направлении, следовательно, не даст влаге двигаться наружу. Действительно, теплый внутренний воздух по закону Архимеда вытесняется наверх, где и выходит через вентиляционные отверстия в районе крыши, а через щели и поры стен, вытесняя его, просачивается наружный, более холодный и тяжелый. Но остановить диффузию паров воды это не может, поскольку скорость диффундирующих молекул воды, даже с учетом их взаимных столкновений, составляет порядка нескольких метров в секунду, скорость же просачивающегося навстречу наружного воздуха на два порядка ниже — не более сантиметров в секунду.
То, что внутренний воздух содержит больше влаги в абсолютном исчислении, чем наружный, объясняется тем, что бытовая жизнедеятельность людей сопровождается значительными влаго-выделениями. Испарением влаги сопровождается дыхание людей, животных и комнатных растений, приготовление пищи, стирка, сушка одежды, влажная уборка и т.д. При трехразовом приготовлении пищи испаряется приблизительно 1 кг воды, мытье посуды добавляет 0,5 кг, дыхание 4 четырех человек — 5 кг/день. Остальное приходится на душ, принятие ванны, стирку и сушку белья, влажную уборку. По оценкам специалистов одна семья продуцирует 15 кг пара в сутки.
Просачиваясь в толщу стен, пары воды попадают в области с все более низкой температурой, которая в какой-то момент может оказаться для них ниже точки росы (максимально возможной 100% влажности). В этот момент начинается конденсация, т.е. выпадение микроскопического тумана и дождя в порах материала стены. В этом и заключается механизм зимнего насыщения влагой стен и теплых крыш. Материалы стены, в частности утеплительные, намокают. Мокрый же утеплитель подобен мокрой теплой одежде — греет, но хуже. В частности поэтому строители предпочитают теплоизолирующие материалы с минимально возможным водопоглощением. Накопление воды в конструкциях может быть достаточно большим, так в неправильно сконструированных теплых крышах к весне могут намерзать большие линзы льда.
Под действием переменчивой зимней погоды накопившаяся в стенах вода может то замерзать, то оттаивать, соответственно то, расширяясь, то сжимаясь. В природе этот процесс известен как процесс выветривания, т.е. естественного разрушения горных пород. Также происходит постепенное разрушение и стен. Кроме того, во влажной стене поселяются грибки и плесень, усугубляя процессы деструкции материалов. Таким образом, из-за зимнего влагопереноса происходит своеобразное «отравление» материалов стен и теплых крыш водой.
Чтобы уменьшить намокание стен и крыши, строители обычно сразу за слоем внутренней отделки располагают пароизолирую-щий слой (который также оказывается и преградой для воздуха) обычно в виде различных пленок или штукатурных слоев. Полностью перекрывать диффузию влаги в стену можно, но это не будет наилучшим решением, так как стены при этом потеряют способность «дышать», что ухудшит гигиену помещений. Поскольку в теплое полугодие стены сохнут, проектировщики обычно подбирают такое влагосопротивление парозадерживающего слоя, чтобы стены не слишком намокали за зиму, а за лето успевали просохнуть. Кардинальным решением проблемы было бы создание пленок, которые обладали бы избирательным пропусканием: малым сопротивлением для воздуха и большим — для паров воды. Пока таких мембран нет.
Для уменьшения вероятности конденсации влаги в стене и сдвига области конденсации ближе к наружной поверхности, обычно располагают слой теплоизоляции снаружи от несущей стены или каркаса. При этом дополнительно улучшаются условия ее последующего испарения. Этому же служит и воздушный зазор между утеплителем и защитной наружной оболочкой в популярных сейчас стенах с вентилируемым фасадом. При прочих равных условиях, увеличивая теплоизоляцию, мы уменьшаем вероятность конденсации пара в стенах, так что острота этой проблемы в хорошо утепленных стенах снижается.
Потоки воздуха и влаги в стенах противонаправлены, поэтому диффузия влаги в стены ослабляется потоком воздуха. В крыше же оба этих потока имеют одинаковое направление, и воздушный поток усиливает диффузию паров. Кроме того, крыши, как правило, имеют менее плотную и более проницаемую для воздуха конструкцию. Поэтому опасность перенасыщения влагой материалов теплых крыш выше, чем стен, и, следовательно, пароизоляция для них должна выполняться с особой тщательностью. Если же этого не сделать, то к весне в слое утеплителя, по тому же механизму, что и в стенах, намерзнут линзы льда из сконденсировавшихся паров. Тая, они создадут «дождик» в помещении, что является нередким весенним явлением для обитателей некачественно сделанных мансардных помещений.
