Анализ влажности различных утеплителей в ограждающих конструкциях здания при эксплуатации в отопительный период

Анализ влажности различных утеплителей в ограждающих конструкциях здания при эксплуатации в отопительный период

А.А.Мамонтов, В.П.Ярцев, С.А.Струлев

Помимо теплотехнических свойств качество утеплителя определяется рядом других эксплуатационных показателей. Если ограждающие конструкции с утеплителем внутри можно запроектировать таким образом, чтобы обеспечить выполнение требований по теплопроводности и невыпадению конденсата, то от влажности в утеплителе окончательно избавиться невозможно [1,2]. Содержание влаги в теплоизоляционном материале активно влияет на его эксплуатационные характеристики и долговечность, а значит - на эффективность и стоимость его применения [3]. В связи с этим представляется интересным рассмотреть вопрос об изменении влажности различных утеплителей в процессе их эксплуатации, выявить амплитуды ее колебания, оценить влияние на утеплитель и выбрать наиболее эффективный теплоизоляционный материал.

В ходе исследования проводились натурные испытания стен каркасно-щитового здания, состоящих из следующих конструктивных слоев (изнутри помещения наружу): обшивка из сухой гипсовой штукатурки, пароизоляция из полиэтиленовой пленки, теплоизоляция, обшивка из цементно-стружечных плит. Конструкции стен различались видом утеплителя: минераловатные плиты марки П75 с ветрозащитной пленкой и без нее, беспрессовый пенополистирол ПСБ-С15, экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС 35. Согласно теплотехническому расчету ограждающих конструкций толщина теплоизоляционного слоя из ПСБ-С15 и ПЕНОПЛЭКС  35 составила 100 мм, из минераловатных плит - 150 мм. При этом минераловатные плиты устанавливали в три слоя толщиной 50 мм с перекрытием швов.

Поскольку исследования проводились во время отопительного периода, для обеспечения требуемых параметров микроклимата в помещении был установлен обогреватель.

В процессе испытаний производили измерение относительной влажности и температуры воздуха внутри и снаружи помещения.

Результаты наблюдений представлены на рисунке 1. Как видно, в помещении поддерживалась приблизительно постоянная положительная температура. Влажность внутреннего воздуха также можно считать постоянной. Повышенная влажность воздуха в помещении на начальном этапе наблюдений объясняется испарением влаги из материалов ограждения, так как монтаж конструкций производили в зимних условиях.

Поскольку миграция влаги в ограждающих конструкциях происходит из-за разницы парциальных давлений водяного пара внутреннего и наружного воздуха [1,2], по известным величинам относительной влажности и температуры были определены значения действительных парциальных давлений водяного пара внутри и снаружи помещения. По этим данным построен график, представленный на рисунке 2.

В ходе исследований было изучено изменение влажности утеплителей при их эксплуатации во время отопительного периода. Производились еженедельные замеры влажности теплоизоляционных материалов на образцах, отобранных из стен с разными утеплителями. Путем их взвешивания на электронных весах с точностью измерения 0,01 г определялась масса во влажном состоянии. Затем образцы высушива-

Рис. 1. Изменение влажности внешнего (1) и внутреннего (2) воздуха, а также температуры внутреннего (3) и внешнего (4) воздуха за период наблюдений

Рис. 2. Изменение разницы действительных парциальных давлений водяного пара внутри и снаружи помещения за время наблюдений

4 2013 117

лись до постоянной массы и взвешиванием на тех же весах определялась масса в сухом состоянии.

Влажность материала рассчитывалась по формуле:

IV - тв,~^ • 100% ,

где W - влажность материала, %; твл - масса образцов во влажном состоянии, г; ту/х - масса образца в сухом состоянии, г.

Результаты проведенных испытаний представлены на рисунке 3. Как видно, характер изменения влажности рассматриваемых утеплителей практически одинаков и соотносится с изменением разности парциальных давлений водяного пара внутри и снаружи помещения за исследуемый период (рис. 2). Рост влажности материалов наблюдается в тех интервалах времени, в которых увеличивается разность парциальных давлений.

На начальном этапе наблюдений отмечалось повышенное значение влажности исследуемых теплоизоляционных материалов, что является результатом монтажа ограждающих конструкций в зимних условиях. Последующее снижение влажности соответствует периоду испарения монтажной

влаги при постоянном снижении разницы парциальных давлений (рис. 2).

За время наблюдений влажность утеплителей не превышала 3%. При этом максимальная влажность наблюдалась у беспрессового пенополистирола, а минимальная - у минераловатных плит без ветрозащитной пленки. Однако следует отметить, что в процессе эксплуатации минераловатных плит происходит потеря их массы за счет разрушения волокон

Рис. 3. Изменение влажности утеплителей стен при их эксплуатации в течение отопительного периода

Рис. 4. Изменение во времени влажности слоев минераловатных плит П75 с ветрозащитной пленкой

а

Рис. 5. Конденсат на внутренней поверхности ветрозащитной пленки

118 4 2013

и выделения их в воздух в виде пыли [4]. В связи с этим результаты по влажности минераловатных плит несколько занижены.

Как уже отмечалось, в стенах, утепленных минеральной ватой, теплоизоляционный материал устанавливали в три слоя толщиной 50 мм с перекрытием швов. Исследование распределения влажности по толщине минераловатного утеплителя производили на образцах, отобранных из каждого слоя. Для этого еженедельно определяли их влажность по методике, описанной выше.

Результаты испытаний приведены на рисунке 4. Как видно, независимо от наличия ветрозащитной пленки наибольшей влажностью обладает внутренний (первый со стороны помещения) слой минераловатных плит. Данный факт подтверждается теплотехническим расчетом стены с минераловатным утеплителем, согласно которому точка росы находится на расстоянии 34 мм от ее внутренней поверхности.

Формы полученных зависимостей весьма похожи. Отличие заключается в повышенной влажности среднего и наружного слоев утеплителя с ветрозащитной пленкой в период интенсивной сушки и удаления из конструкции монтажной влаги, так как пленка затрудняет ее выход наружу. Это подтверждается наличием на ветрозащите конденсата, которого не было в другое время (рис. 5). В целом влажность минераловатных плит с ветрозащитой несколько выше.

Проанализировав результаты исследования влажности различных утеплителей при их эксплуатации во время отопительного периода, можно сделать следующие выводы:

- на содержание влаги в теплоизоляционном материале оказывает влияние как конструктивное решение ограждения (наличие ветрозащитной пленки приводит к выпадению конденсата), так и температурно-влажностный режим его эксплуатации;

- экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС 35 отличается наименьшим накоплением влаги среди рассматриваемых теплоизоляционных материалов, что повышает эффективность его применения в каркасно-щитовом домостроении.

Литература

1. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1982.

2. Гусев Н.М. Основы строительной физики. М.: Стройиз-дат, 1975.

3. Ярцев В.П., МамонтовА.А., Мамонтов С.А. Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов (минеральной ваты и пенополистирола) // Кровельные и изоляционные материалы. 2013. №1. С. 8-11.

4. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырев П.В. Потеря массы минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Кровельные и изоляционные материалы. 2005. №2. С. 3-4.

Literatura

1. Bogoslovsky V.N. StroiteLnaya teplofizika. M.: Vysshaya shkola, 1982.

2. Gusev N.M. Osnovy stroitelnoj fiziki. M.: Strojizdat, 1975.

3. Yartsev V.P., MamontovA.A., Mamontov5.A. Ekspluatatsi-onnye svojstva i dolgovechnost teploizolyatsionnyh materialov (mineralnoj vaty i penopolistirola) // Krovelnye i izolyatsionnye materialy. 2013. №1. S. 8-11.

4. Gusev B.V., Yezersky V.A., Monastyrev P.V. Poterya massy mineralovatnyh plit v usloviyah ekspluatatsionnyh vozdejstvij // Krovelnye i izolyatsionnye materialy. 2005. №2. S. 3-4.

The Analysis of Moisture of Various Heat Insulation Materials in Protecting Constructions of Buildings during

the Operation in the Heating Period.

By A.A.Mamontov, V.P.Yartsev, S.A.Strulev

The paper presents an analysis of changes of the moisture during of the heating period of various heat insulation materials (mineral wool with windproof film or without it, extrusive and expanded polystyrene), located in protecting constructions of the frame-panel buildings. The changes of moisture throughout the thickness of the insulating material are investigated. It was found, that extrusive foam polystyrene PENOPLEX characterized by the smallest accumulation of moisture among the examined materials. The presence of windproof film in the wall insulated with mineral wool complicates migration of moisture and can lead to condensation.

Ключевые слова: беспрессовый пенополистирол, экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС35, минеральная вата, влажность, конденсация.

Key words: expanded polystyrene, extrusive foam polystyrene PENOPLEX35, mineral wool, moisture, condensation.

4 2013

119