Ветрозащитные мембраны

Все доброго дня или иного времени суток.

В рамках настоящей записи опишу какие бывают, соберу данные и параметры по различного рода ветрозащитным мембранам.
Писать запись буду в несколько этапов, редактируя и дополняя.

Содержание:
1. Ветрозащитная мембрана. Что это и зачем.
2. Классификация ветрозащитных мембран.
3. Основные применения.
4. Паропроницаемость мембран.
5. Формулы для пересчета единиц паропроницаемости и сопротивления паропроницанию.
6, Паропроницаемость перфорированных мембран.

1. Ветрозащитная мембрана. Что это и зачем.
Ветрозащитная, она же диффузионная, она же водонепроницаемая мембрана это барьер применяемый в различного рода утепленных обычно минватой конструкциях выполняющий следующие задачи:
- удержание утеплителя на месте;
- затруднение выдувания волокон минваты под действием ветровых нагрузок;
- (не всегда) водозащита утеплителя от внешних воздействий.

Основными параметрами ветрозащитной мембраны являются:
- Плотность, в г/м2
- Паропроницаемость. Есть различные единицы, ниже сведем их вместе.
- Воздухопроницаемость. Тоже поговорим отдельно ниже.
- Водонепроницаемость. Определяется как высота столба воды которую можно налить сверху на мембрану и чтобы она при том не пропустила воду вниз. Если с трудом представляем себе такое - вспоминаем обычный зонтик от дождя. Ткань с пропиткой не смотря на отверстия между нитками не пропускает воду вниз. Измеряется в м.
- Стойкость у УФ лучам. Под действием солнца происходит постепенное разрушение мембраны в том числе гидрофобизованного слоя (если есть). Параметр определяется обычно как допустимый производителем период нахождения под действием солнца, но с реальными значениями есть сложности. Измеряется обычно в месяцах.
- Класс горючести/пожароопасности. Большинство диффузионных мембран горючие. Ниже сведем вместе импортные и наши нормы в аспекте этих мембран.
- Прочность на разрыв или разрывная нагрузка, МПа, Н/5см

2. Классификация ветрозащитных мембран.
Классификация различного рода ветрозащитных мембран взята из этой статьи и несколько укорочена для улучшения читаемости и исключения ошибок.


Если переписать то же самое коротко получаем следующую классификацию:
- Перфорированные мембраны. Имеют отверстия на уровне доли миллиметра, которые занимают небольшую дол. площади. Паропроницаемость у них низкая.
- Одно- и двухслойные нетканные. Паропроницаемость достаточно высокая, но напрямую связана с воздухопроницаемостью. Большая часть применяемых мембран именно эти, в частности Tyvek hw - однослойная нетканная мембрана.
- бумажные или целлюлозные. По характеристикам такие же как и нетканные, только проще рвутся и имеют ограниченную водостойкость.
- трехслойные. Мембраны претендующие на селективность. Внутренний слой организован так чтобы пропускать пары воды лучше, чем воздух или воду. Паропроницаемость и механические свойства высокие, как и цена.

3. Основные применения.
Где применяют ветрозащитные мембраны:
- утепленные стены
- утепленные кровли
- утепление чердачного перекрытия
- в каркасных перегородках с заполнением минватой
- утепление полов по лагам

Это все довольно разные задачи. Самая жесткая из них - утепленные кровли. Дело в том что мембрана здесь находится под сильным действием солнца в период пока нет основного кровельного покрытия, эта мембрана в данный период должна защищать утепленную конструкцию от дождя, а также в период эксплуатации дома должна не позволять конденсату с кровли попадать в утеплитель. При этом зазор трудно контролировать, поэтому мембрана должна быть достаточно прочной и хорошо натянутой чтобы не было излишних провисаний/выпираний минваты. Ну и самое главное. Работа со скатной кровлей - одна из наиболее трудных и опасных в строительстве, поэтому тут становится важным применять материалы которые надежны и просты в использовании.

Похожей задачей является утепление чердачного перекрытия, за тем исключением что мембрана здесь защищена от воздействия УФ лучей, но тем не менее на мембране может скапливаться конденсат, который следует удерживать над минватой до его испарения в следствии вентиляции чердака.

Уже при утеплении стен требования к мембранам сильно изменяются. Тут нет горионтальных или близких к тому участков поверхности и влагонакопления на поверхности за счет осадков на уровне метров ждать не следует, Да и сами минваты достаточно гидрофобны чтобы не особо менять свойств в случае когда капли воды скатываются по ним. Поэтому на стене нужна просто достаточно плотная и крепкая тряпка (мембрана) с хорошей паропроницаемостью. Воздухонепроницаемость мембраны тут также полезна так как может несколько повышать теплозащитные свойства

- утепление полов по лагам. в некоторых случаях имеет смысл натянуть мембрану которая ограничит положение минваты в пространстве между лагами под полом. При этом мембрана также должна быть паропроницаемой, но, считаю, водонепроницаемость является здесь скорее недостатком чем достоинством. Если через ваш пол по лагам пролилась вода внутрь конструкции - крайне желательно дать ей спокойно вытечь ниже, где ее вытерете тряпкой или она сама впитается в грунт под домом. Т.е. подойдет любая устойчивая к гниению ткань.

- В каркасных перегородках. Здесь мембрану применяют для исключения "пыления" минваты в помещения по неплотностям обшивок, а также для повышения воздухонепроницаемости перегородки. Иногда в перегородках используют паронепроницаемые мембраны, например ПЭ пленку, но тут следует помнить, что запакованная в пленку минвата может привести к образованию конденсата в ней, если например часть помещений отапливается, а часть нет или если дом не постоянно отапливается зимой. Запаковав в пленку тем самым ограничили влагу которая была в конструкции - в минвате, каркасе, и не даем спокойно ей выйти наружу в последующем. Поэтому паронепроницаемую пленку если ставят, то только с одной стороны каркасной перегородки.

4. Паропроницаемость мембран.
Паропроницаемость это способность пропускать в нашем случае водяной пар. В большинстве случаев чем лучше мембрана пропускает пар, тем она лучше.
Явление паропроницания обусловлено диффузией - через поры мембраны или через непористую пленку в том числе с инкапсулированным адсорбентом при создании перепада парциального давления пара возникает его поток. Явление диффузии в таких системах довольно сложное, но для практики это не имеет большого значения, важно то, что поток пара пропорционален перепаду парциального давления и площади:
G=Q*dP*S
G - здесь полный поток пара
dP - перепад парциального давления
S - площадь
Q - проницаемость по водяному пару (паропроницаемость) мембраны. Эта величина определяется свойствами мембраны, и, вообще говоря, температурой процесса.
Удобно этот поток пара нормировать на единицу площади с получением плотности потока пара (J): J=Q*dP.

5. Формулы для пересчета единиц паропроницаемости и сопротивления паропроницанию
На основании изысканий вынесенных в отдельную запись - Расчеты и пересчеты по паропроницаемостям ветрозащитных мембран
приведем здесь способы пересчета единиц паропроницаемости и сопротивления паропроницанию.
Встречаются следующие величины Rп (сопротивление паропроницанию), в м2*ч*Па/мг (составляет около 10 для ПЭ пленки 200мкм)
Sd (эквивалентная толщина диффузии), в м
Q (паропроницаемость), в мг/м2/ч/Па
A=Q*dP (паропроницаемость нормированная на перепад давления) г/м2/сут.
Для начала формулы:
Sd=0,6Rп
Q=1/Rп
A=35*Q

Ну и чтобы ориентироваться в единицах результаты расчетов по формулам:
Rп=0,035 => Sd=0,021, A=1000
Rп=0,1 => Sd=0,06, A=350
Rп=1 => Sd=0,6, A=35
Rп=10 => Sd=6, A=3,5

6. Паропроницаемость перфорированных мембран.
Перфорированные мембраны от полимерных и бумажных отличаются тем, что отверстия в них крупные и можно оценить их паропроницаемость расчетным путем.
Для этого нужно знать Q мембраны без дырок,
eps - долю площади мембраны занимаемую отверстиями
и delta - толщину мембраны.
Через такую мембрану поток пара идет через саму основу и через отверстия. При том отверстия обычно занимают малую часть площади.
Рассмотрим на примере пергамина. Пусть у него отверстия 0,5мм по 4шт на каждый 1см2.
Толщина для простоты 1мм.
Паропроницаемость самого пергамина возьму из данных калькулятора и составляет она 0,00136 мг/(м•ч•Па) или в пересчете на нашу бумажку - Qм=1,36 мг/(м2•ч•Па) (поделили на толщину).
4 отверстия диаметром 0,5мм занимают 0,79мм2=0,0079см2, отсюда eps = 0,0079 (меньше одного процента поверхности в отверстиях.
Считаем Sd обусловленный дырками как delta/eps
Sd = 0,13м
Считаем Q для дырок Qдыр=1/(1,7Sd)=4,6 мг/м2/ч/Па
Итоговый Q для случая малых eps просто сумма
Q~1,4+4,6=6 мг/м2/ч/Па. Т.е. перфорирование подняло паропроницаемость такого пергамина примерно в 4 раза.
Примечание: подобным образом можно оценивать паропроницаемость перфорированной мембраны если перед ней воздушная прослойка или достаточно паропроницаемый материал, т.е. диффузия водяного пара на расстояниях порядка расстояния между дырками не оказывает существенного влияния. Такой же подход можно применять при оценке паропроницаемости к примеру ОСП с насверленными дырками или листа стали с дырками.



Прошу, проверяем мои выкладки и сравниваем с табличными данными.

продолжение следует...