Как "дышит" стена?

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Солидарен со всем, что Вы написали, кроме выделенных цитат. Или я не правильно понял, или Вы считаете, что пар диффундирует внутрь древесины только по причине разницы парциальных давлений внутри древесины и помещения.

Я-то думал, что древесина является лишь барьером на пути пара из помещения на улицу. И разницу давлений нужно рассматривать для пары: внутри дома - снаружи дома

И этот поток пара как раз и призвана сдерживать пароизоляционная плёнка. Это всё понятно.
Но ведь при определённых условиях, можно отказаться от применения специальных пароизоляционных плёнок, сохранив воздухопроницаемость стены? Даже при использовании ваты. Без ухудшения её свойств. Или это невозможно в принципе. Как Вы считаете?

 

ИМХО при условии сухости внутри помещения (никаких источников влаги типа сохнущих полотенец, если внутри живет человек, объем помещения должен быть достаточно просторным, чтобы выделяемая влага не влияла на общий баланс), наличия нагревателя внутри помещения (обеспечивающего равномерный прогрев) и хорошего воздухообмена (не с целью «чем дышать», а с целью вынести всю избыточную влагу).

Если добиться условий, при которых поток пара через утеплитель по всей его толщине не вызовет повышения парциального давления выше точки насыщения, то намокания материала не будет. Не будет ли при этом воздух в помещении излишне сухим для комфортного проживания – отдельный вопрос. Причем, такие условия надо будет поддерживать непрерывно.

Домики, в которых хозяева не проживают постоянно – отдельный вопрос. Там сплошь и рядом возникают ситуации, когда на улице все прогрето солнцем, жарко и сухо, а внутри дома сохраняются ночной холод и сырость. Т.е. все условия для движения влаги не наружу, а внутрь. Такие помещения по-любому придется выводить на режим эксплуатации. Конкретно – прогревать и вентилировать, сушить, короче.

 

Хорошо. Раз уж Вы упомянули о парциальном давлении, то ответьте мне пожалуйста на вопрос:

В воздухе, кроме пара есть ещё кислород, азот, и др. газы. Как известно каждый из них обладает собственным парциальным давлением.
И это давление, главным образом, определяет температура газа.
Так вот, вопрос. (Задаю его здесь, так как не нашёл ответа в других местах.)
Каково парциальное давление основных газов, входящих в состав воздуха, внутри и снаружи дома?
При температурах соответственно +20 и -20 градусов.

 

В указанном диапазоне температур, в отличие от водяного пара, процентный состав основных газов воздуха, практически, не меняется, поэтому, думаю их влиянием на общую картину можно пренебречь. Вот если бы +20 и -200 ...

Хотя, если подумать...
В указанном диапазоне, процентный состав водяных паров в воздухе изменяется, примерно, от 1.7% до 0.2% при 100% влажности
и от 0.8% до 0.05% при 50%

И если давление воздуха внутри и снаружи считать одинаковым, то значит ушедшая вода заместилась пришедшим "сухим" воздухом. И раз существует разница в парциальном давлении водяных паров, то существует разница в парциальном давлении основных газов, но направленная в противоположную сторону. То есть давление водяных паров наружу компенсируется давлением основных "сухих" газов внутрь.

 

Видите ли, парциальное давление – это всего лишь вклад каждого компонента газа в общее давление. Для идеальных газов оно пропорционально их молярной концентрации в объеме. Температуре газа пропорционально общее давление газа при постоянной концентрации молекул в объеме (знаменитое PV=knT).

Кислорода и азота в атмосфере а) много больше, чем воды; б) ведут они себя ближе к идеальным газам, чем вода. Можно грубо сказать, что парциальное давление азота 78% атмосферного, а кислорода – 21% атмосферного (атмосферное давление на данный момент можно услышать в прогнозе погоды).

Другое дело – водяной пар. Его гораздо меньше, чем основных компонентов, он СИЛЬНО не идеален, кроме того, его содержание в атмосфере, как правило, не равновесное. Равновесное содержание – это 100% влажность, которой не бывает даже во время дождя.

Поэтому:
А) парциальное давление пара определяется не только температурой, но еще и относительной влажностью, которая зависит того, есть ли поблизости источники влаги
Б) давление насыщенного пара (находящегося в равновесии с жидкостью/льдом) определяется температурой и является табличной величиной: https://www.college.ru/physics/courses/op25part2/content/chapterr/section3/paragraph15/theory.html
(единица измерения 1 Торр= 1 мм. ртутного столба = 133,3 Па)

Давление НАСЫЩЕННОГО пара при +20 градусах Цельсия 2,34 кПа, а при -20 градусах Цельсия – 102 Па (это много-много меньше). Причем, в первом случае при атмосферном давлении пар находится в равновесии с водой, а во втором – со льдом. Соответственно, реальное парциальное давление всегда меньше указанного.

Отвечая на Ваш вопрос. Допустим, что внутри дома – баня и влажность 100%, пренебрежем давлением окиси углерода и благородных газов. Примем атмосферное давление 101 кПа (1ат.), температуру внутри дома 30 градусов Цельсия.

Парциальное давление пара – 4%, соответственно азота – 75,8%, кислорода – 20,2%. Изменить атмосферное давление может циклон или если вы накачаете дом изнутри, как воздушный шарик, при этом соотношения газов не изменятся. Изменить влажность можно, убрав источник влаги, заменив часть воздуха более сухим или используя осушитель.

Извините, но дело не в том, чем заместится ушедшая вода. Законы диффузии работают иначе. Молекулы движутся хаотически, концентрация вещества перераспределяется в объеме до тех пор, пока она не окажется во всех точках одинаковая. Если снаружи - -20 градусов Цельсия, влаги в воздухе почти нет, а внутри при 50% влажности и +20 градусах – около 1 кПа. Если непреодолимой преграды нет, пар будет растекаться во все стороны, типа как распространяется запах.

В том месте, где температура теплоизоляции опускается до 6 градусов Цельсия давления 1кПа будет насыщенным и начнет выпадать влага. Изменить ситуацию может только барьер для диффузии пара. Это приведет к тому, что влажность за барьером будет еще меньше, не 50, а 5 процентов. Такой воздух даст изморозь только при – 20. Что и требуется.

 

Спасибо за подробные разъяснения. Правда.. это всё я и так знаю , а на мой вопрос Вы так и не ответили. Вопрос был не про пар. Вы же всё время возвращаетесь к водяному пару, как будто воздух состоит только из одного газа, способного диффундировать. Вот и здесь Вы пишете:

Законы работают одинаково, как для пара, так и для других газов воздуха.

Конечно, водяной пар, находящийся в воздухе в состоянии, близком к насыщению, не может быть отнесен к идеальным газам. Но... водяной пар воздуха обладает весьма низким парциальным давлением. Таким образом, низкое давление пара приближает его свойства к свойствам идеального газа. И его вполне можно рассматривать при расчётах как идеальный газ.

По закону Дальтона, общее давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара, входящих в его состав.
Следовательно

- совершенно верно.
И здесь я опять призываю вернуться к рассматриваемому объекту - каркасному дому со свойствами, описанными в первых постах.

Господа теоретики, объясните, - в рассматриваемом доме, оборудованном вытяжной вентиляцией, влажный воздух постоянно засасывается в "трубу". Эта самая труба, позволяет водяному пару (стремящемуся на улицу), БЕСПРЕПЯТСТВЕННО выйти из помещений.
На смену пару и другим вышедшим в трубу газам, через ограждающие конструкции стремится (и проходит, так как нет пароизоляции) воздух с улицы.
Таким образом осуществляется приточная вентиляция.

Пар, как и любой газ, идёт по пути наименьшего сопротивления. Вот, если бы вытяжки не было, то он стремился бы в щели и неплотности. Если бы не было и их, - то ничего не остаётся, как прорываться через ограждающие конструкции.
Но в рассматриваемом доме вытяжка имеется. И она находится как раз в помещениях с повышенной влажностью (стены в них имеют пароизоляцию). А приток воздуха осуществляется через стены жилых комнат (пароизоляции нет).

Объясните мне, что должно заставить частички пара, пробиваться через стены в этом, конкретном, рассматриваемом случае, когда вентканал напрямую соединяет помещения дома и улицу?

Когда я в своём доме принимаю горячую ванну, пар конденсируется на кафеле. Но, как только горячая вода сливается, в считанные минуты, конденсат испаряется.
Весь пар уходит в вытяжку. Туда ему и дорога.

И ещё один вопрос? Почему конденсат никогда не образуется в моей ванной на более холодном чем стена, (тоже кафельном) полу?

 

Результатом Ваших рассуждений (кстати в этой теме есть ещё и интегральные исчисления) является следующее:
1. Не стройте щитовой дом - в нём всегда будет холодно и топить печь придётся КАЖДЫЙ ДЕНЬ.
2. Бревенчатый дом и печь(не от дяди Васи алконавта) даст Вам комфорт и отвлечёт от мыслей о дыхании стен.
3. Моему дому 25 лет и зимой при "-20" на улице я топлю печь один раз в три дня.
Предлагаю Вам новую тему: "Что такое время??"

 

Вы спросили, каково парциальное давление основных газов в воздухе. Основные, это азот, кислород, углекислый газ, водяной пар и мелочь по месту. Углекислого газа на природе мало, пропорции азота и кислорода приблизительно постоянны. Я Вам привел расчет для 30 градусов Цельсия и 100% влажности. Общий принцип Вы знаете (Вы его там ниже законом Дальтона назвали) от давления сухого воздуха берутся доли 0,78 и 0,21, это азот и кислород соответственно. Главное - не забывать о проценте влажности.

Да ничего подобного. Даже при низком давлении водяной пар приближается по свойствам к идеальному газу при очень высоких температурах, а такую влажность, чтобы считать его идеальным за счет концентрации, Вы в домике никогда не получите. Дело не только в разреженности, у отклонения от идеальности две причины: первое – объем молекул, а второе – взаимодействие между ними. Взаимодействия между молекулами воды очень сильное. Даже азот и кислород не могут в полной мере считаться идеальными газами.

Тогда непонятен Ваш вопрос о давлениях. Типа, западло?

Так пар же не знает, куда он должен выходить. Молекулы движутся хаотически во все стороны. Они никуда не стремятся, они тупо движутся. Причем движутся очень быстро.
Смысл отсутствия диффузии не в том, что молекулы остаются в объеме, «потому что им некуда идти», а в том, что количество пришедших равно количеству ушедших.

Смысл приточной вентиляции – заместить объем теплого, но насытившегося влагой воздуха холодным, но сухим. Это делается через малые щели в окнах и дверях, а лучше – через организованный приток с подогревом. Ключевое слово – «организованный» и «малые». Есть большая разница между переносом вещества или тепла путем диффузии и путем конвекции. Когда поток пара, диффундирующего через утеплитель, СДУВАЕТ , это уже конвекционный перенос. Если у Вас через ограждающие конструкции идет ТАКОЙ поток внешнего воздуха, то как будет работать теплоизоляция? Это же конвективный теплообмен, которому как раз и должен препятствовать утеплитель. Проще сразу поселиться на улице.

Пар не выбирает пути следования, как и любой газ. Просто по каким-то путям он идет быстрее, а по каким-то медленнее. Единственный способ помещать ему «идти» - выбросить его нафиг, прежде чем он внедрился в стены, этим вытяжка и занимается.

Чтобы влага из кухни не пошла в комнаты, Вам придется организовать плотный поток через все щели, чтобы он перекрыл скорость диффузии пара. Причем дверь все равно намокнет, а ведь ее еще придется открывать. Т.е. если вы почти мгновенно не выбросите всю избыточную влагу на улицу, она все равно попадет в утеплитель. А в жилых комнатах Вам придется поддерживать ОЧЕНЬ высокую сухость, иначе необходимый приток воздуха через стены многократно превысит возможности отопительной системы.

Броуновское движение. Вот здесь http://center.fio.ru/method/getblob.asp?id=10000527 в разделе про диффузию газов. Для того чтобы полностью прекратить диффузию газов через стены Вам придется организовать через всю их площадь поток, смещающий объем газа на 5,5 мм в секунду. Казалось бы – не много, но при площади стен 10 кв. метров это 550 литров в секунду!! Куда их отводить, а главное – как согреть замещающий их объем?
Зачем Вам вообще стены-то?

Кафель хорош лишь тем, что не впитывает влагу и дает вытяжке время на то, чтобы справится с избытком воды. Деревянные стены и пол не будут к Вам столь снисходительны.
Надеюсь, Вы знаете, что бывает, когда дверь в ванну открываешь прежде, чем она проветрится?

Потому, что горячий и насыщенный влагой воздух имеет тенденцию идти вверх, а по полу стелется холодный воздух из щелей под дверью. Конвекция перекрывает возможности диффузии.
Задумайтесь, почему пол холоднее стен.

PS Прошу прощения за пространный ответ.

 

Вы наверное, школьный учитель.
Спасибо за очередную лекцию (урок). Не буду углубляться в науку. Замечу лишь, что при первом прочтении сразу же нашёл одну явную ошибку.
Не 550, а 55 литров на 10 кв.м . Заметьте, на порядок меньше! Но в данном случае это не существенно.

Важно то, что Вы всё таки признали, что воздух, движущийся через стену в дом, всё таки уменьшает диффузию пара, вплоть до её полного прекращения.
Значит "тупым" молекулам всё таки проще попасть в вытяжку, нежели в стену, когда через неё в дом проходит некоторое количество воздуха. А задачи - полностью прекратить диффузию, никто и не ставил. Важно не допустить насыщения водяного пара.

В предлагаемой мной модели, лишь отсутствует паронепроницаемая плёнка. Это не означает, что стена состоит из одного минераловатного утеплителя.
Ваш сарказм, видимо, связан с тем, что Вы не вполне представляете, что такое каркасная стена. Так вот, снаружи она имеет паропроницаемый ветрозащитный слой - плиту или мембрану. Внутри каркас обшивается (в представленном случае) гипсокартоном. Не о каком конвективном теплообмене не может быть и речи. И здесь фразы типа

выглядят нелепо.

Так вот... гипсокартон фактически, является пароизоляцией, а после покраски или оклейки обоев пароизоляция увеличится. Но он при этом ещё и воздухопроницаем.
Вы же сами пишете:

Вот Вам и организованный приток, достаточный для нормального воздухообмена.
Собственно, в деревянной стене так и происходит.
Вата конечно, - не древесина. Но она изнутри защищена одним, двумя слоями гипсокартона. Снаружи влага имеет возможность практически беспрепятственно удаляться из утеплителя.

Мои рассуждения подкреплены опытом работы с такими конструкциями. Такие стены я видел, вскрывал зимой. Никакого конденсата не обнаружил.
Тему эту начал с единственной целью - понять почему это происходит. Почему общая теория (не нужно мне её больше излагать, поверьте - я с ней знаком) не согласуется с практикой.
Мне, по роду деятельности, часто приходится делать ремонты в домах, менять окна, двери, прорезать новые проёмы и т. д. У меня есть возможность посмотреть стену изнутри в процессе её работы, так сказать.
Удивительно, но в стенах (именно в стенах, перекрытия не рассматриваем) даже при отсутствии специальной пароизоляции, мне не приходилось видеть зимой, конденсат (изморозь, лёд) в вате, толщиной 100 и более мм.
За исключением случаев, когда пароизоляция (по ошибке) ставилась снаружи дома.
Я бы с радостью принял общую теорию как руководство к действию, но не могу, . так как привык верить не только законам физики, но и собственным глазам.
Если бы Вам приходилось видеть, то же, что и мне, думаю Вы не были бы так категоричны и поверхностны в своих рассуждениях.

 

В термодинамике есть такая замечательная величина, как химический потенциал - частная производная энергии Гибса по количеству какого либо вещества. Так вот равновесие системы определяется именно равенством химического потенциала. Разговоры о выравнивании концентраций, давлений и тд. есть частные случаи данного равновесия.
Химический потенциал M (На самом деле мю)=M0+RTLn C, где М0- стандартный потенциал при данных условиях, R-универсальная газовая постоянная, T-температура в КЕЛЬВИНАХ, С - концентрация вещества (для газов это парциальное даление).

 

Упс. Ошибочка вышла.

По поводу насыщенности пара. Если снаружи минус 20, а внутри плюс 20, то внутренний воздух должен иметь влажность 4%, чтобы из него не выпал конденсат.
Через вытяжку молекулам идти не «проще», просто их таким образом выходит больше именно за счет конвекционного переноса. Диффузия сквозь стены будет идти параллельно с этим, и зависеть будет от оставшейся в помещении влажности.

Гипсокартон (как и например плотная деревянная обшивка) работаю не за счет того, что через них в сторону помещения воздух идет. Это слой с пониженной (относительно теплоизоляции) диффузией. Через гипсокартон пар идет относительно медленнее, через теплоизоляцию – быстрее, в результате чего сразу за гипсокартонном в состоянии равновесия формируется воздух с пониженной относительно помещения влажностью.
ИМХО при небольшой разнице температур в доме и на улице это сработает. Достаточно поддерживать в помещении минимум сухости и слоя гипсокартона будет достаточно, чтобы утеплитель не подмокал. Увы, у меня нет под рукой значений скорости диффузии пара через гипсокартон и стекловату, иначе я подсчитала бы предельный допустимый перепад температур.
Но, на вскидку, зимой ничего не получится. Нужно будет подвести содержание влаги в воздухе помещения близко к наружному, а это означает очень низкую влажность, очень сильный воздухообмен, и очень большой расход тепла. И совершенно без разницы, будет ли приток осуществляться через стену или через форточку. Но через стены его будет а) сложнее организовать б)сложнее контролировать. Кроме того, стены будут сильно остывать, как если бы реальный слой теплоизоляции уменьшился.

Ну, то есть Вы имитируете наличие пленки краской и клеем. Теоретически - пойдет, хотя и без гарантии надежности, особенно на зимнее время, потому что коэффициент диффузии через обои учесть будет сложно. Масляная краска ИМХО будет один в один с пленкой. Не знаю, как работают рекламируемые полупроницаемые пленки (может, как молекулярные сита), но эффект проходимости воздуха и непроходимости пара подручными средствами Вы не получите.

Зимой более вероятно образование изморози. Кроме того, надо учитывать, сколько прошло времени с начала цикла, т.к. образования чего-то визуально видимого эффекта происходит не в раз, а для контроля влажности слоев ваты ее рукой потрогать не достаточно. Вполне возможно, что повышение влажности ваты было, но Вы его не видели, так как образцы той ваты для контрольной сушки не брали и датчики сопротивления в ней не устанавливали.

Дело не в теории. Дело в том, что Вас интересует количественная сторона процесса, чтобы вода прямо каплями потекла. Такие вопиющие результаты получить так же сложно, как и идеальную теплоизоляцию.

Я по роду деятельности совмещаю научную работу и производство. Это занятие отучило меня критиковать законы природы, опираясь на результаты, полученные в неизвестных условиях и с неизвестной точностью.
Бо – ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ таких результатов НЕ ГАРАНТИРОВАНО.

PS Кстати, неужели зимой можно жить в доме со стенами из гипсокартона и 100 мм стекловаты?

 

Извините что вмешиваюсь в ваш междусобойчик, возможно я торможу и что-то непонимаю, но мне кажется весь вопрос на одной ошибке держится.
Я могу быть не прав, но выскажу свою точку зрения: в школе 663 где я учился все таки пытались что-то вдолбить в наши глупые головы, и я помню график в котором давление газа ПОДНИМАЕТСЯ с ростом температуры. Закон Шарля в термодинамики помоему. То есть у теплого воздуха давление выше чем у холодного. И когда вы открываете форточку - СНАЧАЛА теплый воздух вылетает в окно, и только после этого холодный воздух начинает поступать.
А в закрытом помещении даже при наличии вентиляции давление воздуха все равно выше чем на улице. Именно этим обусловлена необходимость пароизоляции, воздух насыщенный парами влаги давит на вату, вата впитывает влагу и гибнет.
Вот и вся проблема. Можете меня ругать и обзываццо. но так оно и есть.

 

Ну что Вы, я же не тупой , я - туповатый Критиковать законы даже не пытаюсь. (Где Вы это увидели?).
Просто у меня ощущение, что мы используем для объяснений, не все реально работающие законы. Упрощаем их, усредняем. Пытаемся использовать универсальные теории для совершенно различных условий и материалов.

Что касается влажности ваты, то если бы Вы хоть раз потрогали влажную вату (не ту из которой течёт), то поняли бы, что перепутать есть в ней изморось, лёд, вода и пр. влажность или нет - невозможно. А именно эти состояния, неприемлемы для ваты, как утеплителя.

По теплопередаче, это лучше чем стена из пустотелого кирпича в 700 мм.

 

Все верно. У теплого воздуха давление больше, при равном объеме. Т.е. если вы закупорите бутылку и начнете ее нагревать, то пробку выбьет. Только большое помещение так загерметизировать ИМХО очень сложно, а сработает это 1 раз, когда вы нагреете холодное помещение и первый раз откроете дверь. Если температура поддерживается постоянно, то давление внутри и снаружи одинаковое.
При равном давлении теплый воздух менее плотный и легче, чем холодный. Дальше в дело вступает гравитация: легкое – вверх, холодное – вниз. Что именно вылетает из форточки первым, я сказать не берусь.

На самом деле, вытяжная вентиляция может создать в помещении некоторое понижение давления, за счет того, что воздух, просачивающийся через щели, не успевает замещать отсасываемый. Динамическое сопротивление, называется.

Я соглашусь с Вами в том, что упрощать и усреднять надо уметь. Как минимум – надо понимать границы применения стандартных схем. Иначе небольшая «рационализация» известного решения даст обескураживающий результат. Человек может ничего не заметить (за счет удачного сочетания материалов), а может получить под полом бассейн для мышей. Только поэтому я и влезла в обсуждение. Пусть делают, что хотят, но понимают физику процесса.:[

Умом понимаю, а сердцем принять не могу.

 

Уровнение состояния идеального газа (воздух в первом приближении можносчитать идеальным)
PV=nRT, где P-давление, V-объем, n-количество частиц, R-газовая постоянная, T-температура. Отсюда хорошо видно, что при неизменном количестве частиц и в постоянном объеме, с ростом температуры растет и давление газа. И нечего спорить.