Всё что надо знать о строительной физике или ликбез для самостройщика

Соображения, достойные наших политиков.

Что-то вроде этого:

"Наши плохие дороги требуют ежегодного ремонта.
1. А это значит, что огромное количество наших граждан имеет стабильный заработок.
2. Это даёт возможность нашим гражданам обеспечить семью, вырастить и обучить детей - будущее нашей Родины.
3. Кроме того, эти граждане своими налогами вносят существенный вклад в бюджет страны, тем самым обеспечивая экономическую мощь России.
Вывод: наши плохие дороги - это основа стабильности России и залог её будущего процветания."

Вот такая вот "логика"

 

А как насчет такой правки формулировок выводов?
В п. 2) заменить "паропроницаемые" на "газопроницаемые"
В п. 4 изменить редакцию на "Газопроницаемые силовые части конструкции стены и газопроницаемые утеплители следует дополнять ветрозащитными мембранами для защиты от избыточной воздухопроницаемости. Ветрозащитные мембраны должны обладать достаточными свойствами паропроницаемости и воздухопроницаемости, которые определяются по расчету в зависимости от площади наружных ограждений дома, ожидаемых объемов выделения бытовой влаги во время отопительного сезона и потребности в очищенном воздухе. Утеплители должны обладать устойчивостью к умеренному увлажнению и способностью не накапливать влагу."

 

Физика говорит нам о том что никакого существенного вклада вносить они не могут.

Это следует из Вашего расчёта.

Если стена удовлетворительного газообмена обеспечить не в состоянии, то дом будет нуждаться в дополнительной системе вентиляции, которая радикально снизит концентрацию СО2 (считали этот газ и поэтому мы продолжим рассмотрение его концентрации).
Это следует из самого расчёта и это указано в выводе №1.
А раз будет работать кошерная, правильная, настоящая вентиляция, то концентрация СО2 быстро снизится до приемлемого значения с того 70-кратного нечеловеческого, по которому шёл счёт. Значит скорость перемещения СО2 через стену упадёт во столько же раз, во сколько снизилась его концентрация внутри и составит не исходные 5% от общего тока этого газа, если концентрация снизится например в 35 раз, а всего 0,14%. При этом количество генерируемой углекислоты останется прежним, каким же образом будет уходить остальные более чем 99% её? Да вот через нормальную вентиляцию и будет. И чем нормальнее вентиляция тем больше через неё будет уходить и тем меньше через т. н. "дышащие стены".
Механизм прост: газу предлагают 2 пути, у одного пути сопротивление току очень велико, а у другого пути - пренебрежимо мало, мало того, ему помогают уходить вентилятором. Газ будет уходить всеми возможными путями, но преобладать будет тот путь, где сопротивление меньше и распределение потоков будет пропорционально сопротивлениям. Полная аналогия с электрической цепью с параллельно включёнными разными сопротивлениями.

 

Более того, я бы даже сказал, дом будет нуждаться не в дополнительной, а в основной системе вентиляции. Без которой "дышащие" стены разве что от удушья спасут, но уж никак не обеспечат нормальные условия проживания.

 

Ну, это не вполне так. Если объем воздуха в доме велик, его еще надо успеть испортить, а он в ходе работы печи будет заменен. Ветер, не забудем, тоже занимается тем же самым. Наконец, когда-то все равно наступает что-то душно, и открывается форточка.
На мой взгляд, такая система вентиляции вполне комфортна, вот только неуправляема и потому неэкономична.

 

Она неэкономична не потому что неуправляема, а потому что печь или любая другая вытяжка не возвращают тепло обратно в дом. Поэтому и неэкономична.
Только в русской избе с недорогим, а иногда с откровенно бесплатным, топливом ощутить это невозможно.

Встретился с друзьями, у них родители живут на хуторе в Тульской области, у них 14 гектаров земли и трактор. Это действительно хутор, там тишь да гладь. Бобры сами по своим делам валят деревья. Нужно их только "Дружбой" распилить, топором порубить и высушить в дровяном сарае с дышащими стенами. Ими неограниченно топить все печи в доме и развалясь на диване обсуждать эти самые дышащие стены смотря в округлившиеся от большого удивления глаза друзей.

 

Ну почему? В котле может стоять низкотемпературный теплообменик - там трубы, пластмассовые. Канализационные, мне показалось. Пластмассе кислотная среда не страшна - запросто можно на выходе поставить подогревающий воздух экономайзер или тепловой насос.
Когда СО2 в норме, вентиляция с рекуператором или без него - серьезный источник теплопотерь, просто не должна работать

 

Потому, что жилые помещения это комплекс помещений сравнительно малого объема и малой высоты, в которых эффект гравитационного расслоения свежего и старого воздуха на основании вертикального температурного градиента и (или) ламинарный характер воздушных течений – очень сложно реализовать без технических ухищрений.

Много веков вытесняющая вентиляция, работающая на естественных физических принципах, благополучно применялась в помещениях большого объема (храмовые сооружения, вокзалы, концертные залы и т. д.). Для обеспечения объемов продаж вентиляционного оборудования этот принцип вентиляции стали притягивать (иногда за уши) в несвойственные ей сферы применимости – простое и функциональное человеческое жилище превращается в космический корабль, а при малейшем техническом сбое жилое помещение превращается в нежилое.
Очень хорошая книга, как простое сделать сложным:

http://www.allbeton.ru/wiki/Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях (скинхед)/

В этом вопросе Богословский всего лишь пересказывает Ушкова. Рекомендую все-же первоисточник:
http://www.allbeton.ru/wiki/Теплопередача ограждающих конструкций при фильтрации воздуха (ушков)/

Но не оставляйте без внимания и частные замечания, высказываемые и Богословским и Ушковым по данному вопросу – сложность обеспечения режимов т. н. "порового проветривания", обеспечивающих стабильное соотношение инфильтрация/эксфильтрация в зависимости от внешних погодных условий. Один из способов, частично решающих проблему – создание внутреннего разрежения механическими устройствами, частично решает проблему, ценой технического усложнения всей системы.

Кроме того при рассмотрении экономической эффективности порового проветривания совершенно выпали немаловажные аспекты:
1. В составе современных ограждающих конструкций, как правило, присутствуют эффективные теплоизоляторы, способные серьезно ухудшить качество внутренней воздушной среды, в случае фильтрации через них вентиляционного воздуха.
2. Экономика "порового проветривания" совершенно не учитывает обязательное ухудшение такого немаловажного параметра комфортности, как температура внутренней поверхности стены. В современных нормативах существенно ужесточен перепад "температура воздуха/температур стены" поэтому т. н. "поровое проветривание" во многих случаях недопустимо для жилых помещений именно по этому критерию. А вообще-то нужно считать.

Как пример теплофизического моделирования, не учитывающего обозначенные мной 2 пункта, рекомендую:

д- обеспеченность параметров микроклимата в сельскохозяйственных зданиях с воздухопроницаемыми наружными ограждениями (бодунов)

 

Написанное в равной мере подходит как для воздухопроницаемых ("дышащих"), так и абсолютно непроницаемых стен.
Отличие "дышащей" стены от непроницаемой только в том, что первая может обеспечить до 10% необходимого газообмена без специальных устройств вентиляции (кстати, этих 10% можно добиться и с непроницаемой стеной с помощью небольшой постоянной вытяжки).

100% необходимого газообмена "дышащая" стена обеспечить не может (без неприемлемых теплопотерь). Вентиляционные устройства делать необходимо.
Никакой экономии тепла (при равном качестве воздуха) "дышащая" стена не даёт (а скорее всего наоборот, увеличит теплопотери). Утверждения об экономии или выгодности "дышащих" стен - ничем не подтверждённые вымыслы или заблуждения.

 

Это Вы очень здорово написали. Но приборы, направленные на глубокое высасывание энергии из уходящих сред на этом форуме в частности и в России вообще подвергаются обструкции и охаиванию. Дрова дармовые не позволяют развивать технологии, которые интересны в платёжеспособных странах.
Поэтому российский домовладелец обречён на бесконечное нытьё о том как ему близка природа и как ему глубоко противны изделия в высоким процентом добавленной стоимости и как всё ему слишком дорого.
Рекуператор и конденсатный котёл не могли быть придуманы в России потому что никому в голову не придёт расходовать электричество ваттами вентиляторами для того чтобы получать дополнительную тепловую энергию киловаттами.

Сказка про Емелю, который поехал в лес за дровами, поймал в нём волшебную щуку и заказал ей "дышащую стену" очень актуальна и поныне.

 

Интересные замечания, есть над чем подумать.
Если стремиться к созданию конструкции, способной в полной мере реализовать и поровое проветривание, и вытеснительный принцип в жилом помещении, то действительно все выглядит совсем не просто. Однако даже частичное использование этих процессов, как я сужу по собственному опыту, дает довольно привлекательные результаты.
По сути у меня в загородном доме воспроизведена схема естественного вентилирования, повсеместно использовавшаяся в домах постройки до введения норм теплосбережения 2003 г. Только воздухоприток через неплотные притворы окон и дверей заменен увеличенной воздухопроницаемостью стен с одновременным существенным увеличением их сопротивления трансмиссионной теплопередаче.
Конечно, использовать минераловатные утеплители в подобных конструкциях нельзя. Пока наилучшим вариантом мне представляется меттемпласт, который имеет неплохие показатели по совокупности требуемых физических и, вопреки расхожим представлениям, гигиенических свойств.
Что касается температуры внутренней поверхности стен, то многократные замеры при разных погодных условиях зимой у меня не показывают значительного снижения по сравнению с комнатным воздухом даже при выключенном отоплении (в пределах 3 град.). Только в самом нижнем ярусе стены разница иногда может достигать 4 градусов. Но это эффективно компенсируется выбранным типом отопительных приборов (теплый плинтус). Никакого дискомфорта в плане нарушения оптимального лучевого взаимодействия ограждений с человеческим телом я не отмечаю. Видимо, воздухопроницаемость стен, достаточная для эффективного вентилирования, вовсе не всегда приводит к чрезмерному охлаждению их внутреннего слоя.

 

Это не совсем так. При диффузии имеют место 2 встречных потока. О2 и СО2. Между ними происходит теплообмен. Постоянной вытяжкой их не получить.
Другое дело эти потоки - 10%, как правило, недостаточны. Нужна слишком большая площадь стен и слишком пористые стены.
А с пористыми стенами и большой площадью нарастает еще и поток воздуха через стены под действием ветра. Вот его можно заменить вытяжкой.
Этот поток уже нераздельный. И не имеет зависимости от содержанием СО2. Он просто выдувает воздух.
Если он невелик - ветер мал, он может быть полезен в плане вентиляции. А если ветер сильный, то вреден.
Получается, что либо продуваемость равна нулю и тогда даже в пустом доме нет таких теплопотерь.
Либо она не равна нулю и в каких-то случаях превышает потребность.

 

Вот тут интересно финны пишут на основе проведенных экспериментов.
Но тогда еще не было ветрозащитных мембран, которыми можно подбирать нужные параметры воздухопроницаемости всей конструкции стены. Да и с утеплителями выбор был совсем невелик.

 

Да будет. Крайне незначительный в общей величине теплопотерь.
Если не не учитывать величину эффекта или физического явления, а описать его "в принципе", то надо заметить, что и при встречных потоках газов в трубе (отверстие в стене), вызванных разностями парциальных давлений, также будет происходить теплообмен.

Я не вижу смысла учитывать различные физические эффекты или явления, если их влияние незначительно (в контексте этой темы).

Более того, зачастую сторонники "дышащих" стен приводят приводят только положительный (в плане теплосбережения) эффект, умалчивая (или не замечая) отрицательные.
Но, если учитывать все эффекты, а также оценить эти эффекты количественно (хотя бы в грубом приближении), то оказывается, что "дышащие" стены не только снижают теплопотери, но также и повышают их, причём повышение теплопотерь зачастую оказывается больше, чем снижение. А в итоге - либо комфортность снижать, либо платить за отопление приходится больше.

Не, я понимаю, для кого-то из обладателей "дышащих" стен это вопрос самоудовлетворения или самоутверждения - доказать всем "неверующим", что (свои) "дышащие" стены самые лучшие. Но зачем же доверчивых людей, тех, кто ещё не построил свой дом, вводить в заблуждение. У нас для этого недобросовестных продавцов хватает.

 

Позвольте и мне вставить свои пять копеек. Очень интересная тема. По поводу диффузии через стены возникли сомнения: можно ли считать диффузию, как течение Дарси? Конечно, уравнения те же, и коэффициенты коррелируют, но всё же физика разная, ИМХО можно ошибиться в несколько раз. В любом случае очень интересно. Мне не приходила в голову мысль, что разность парциальных давлений при разности концентраций газа всего 0.1% (100 Па) на порядок больше конвективного напора даже в сильные морозы. По моим прикидкам (в уме) это всего лишь 6 Па. Если ошибся на пару порядков, поправьте).
В общем, если жить не в пыточной камере-одиночке конструкции Yanushko, а в более просторном доме, диффузия действительно внесет заметный вклад в вентиляцию. Если, конечно, не использовать минвату с полиэтиленовой пленкой, как сейчас все делают. Лишний аргумент в пользу пенопласта (не экструдированного).