Понимание паровых барьеров – Зеленый кокон

RR-0912: Напыляемая пенополиуретановая пена: потребность в замедлителях пара в стенах жилых домов выше уровня земли

Этот отчет можно получить в Канадской ассоциации подрядчиков по производству уретановой пены. Он воспроизведен здесь для удобства. Обычный вопрос, с которым сталкиваются специалисты по нанесению SPF, проектировщики зданий и должностные лица по нормам и правилам, заключается в необходимости использования дополнительной пароизоляции или замедлителя схватывания. Опыт многих подрядчиков и некоторых консультантов показывает, что специальные слои с низкой проницаемостью, такие как полиэтилен, редко требуются для многих типов стен. Теория показывает, что пена с закрытыми порами достаточно паронепроницаема, чтобы контролировать диффузионную конденсацию, и что применение пены с открытыми порами низкой плотности может потребовать дополнительного контроля диффузии пара в некоторых экстремальных условиях. Однако потребность в дополнительных слоях пароизоляции и их тип остаются для многих без ответа.

Управляющее резюме

Напыляемая пенополиуретановая пена (SPF) представляет собой воздухонепроницаемый пенопластовый изоляционный продукт, устанавливаемый на месте с помощью распыления. Продукт используется в стенах, полах и крышах как коммерческого, так и жилого строительства. Есть два широких класса SPUF; низкоплотный 8 кг/м 3 (0.5 pcf), открытый и достаточно эластичный пенопласт, а также высокоплотный 32 кг/м 3 (2 pcf) закрытый жесткий пенопласт. Оба класса продуктов изучаются здесь.

Обычный вопрос, с которым сталкиваются специалисты по нанесению SPF, проектировщики зданий и должностные лица по нормам и правилам, заключается в необходимости использования дополнительной пароизоляции или замедлителя схватывания. Опыт многих подрядчиков и некоторых консультантов показывает, что специальные слои с низкой проницаемостью, такие как полиэтилен, редко требуются для многих типов стен. Теория показывает, что пена с закрытыми порами достаточно паронепроницаема, чтобы контролировать диффузионную конденсацию, и что применение пены с открытыми порами низкой плотности может потребовать дополнительного контроля диффузии пара в некоторых экстремальных условиях. Однако потребность в дополнительных слоях пароизоляции и их тип остаются для многих без ответа.

Чтобы ответить на эти вопросы, был инициирован исследовательский проект. Цель проекта состояла в том, чтобы предоставить рекомендации, основанные на убедительных научных данных, о необходимости дополнительной защиты от пара для обоих классов SPF, установленных в каркасных стенах в широком диапазоне типов использования зданий и холодного климата. Было применено сочетание полномасштабных полевых испытаний с естественным воздействием, измерений в климатической камере и компьютерного моделирования гигротермии.

В Национальном строительном кодексе Канады указывается, что пароизоляция не требуется, когда «можно показать, что неконтролируемая диффузия пара не окажет неблагоприятного воздействия на: (а) здоровье или безопасность пользователей здания, (б) предполагаемое использование здания, или (c) деятельность строительных служб. Исследование продемонстрировало способность типичных каркасных стен с изоляцией из напыляемого пенополиуретана с дополнительными слоями пароизоляции и без них удовлетворять этим требованиям.

В частности, исследование пришло к выводу*, что:

• Напыляемая пена с закрытыми порами (плотность около 2 фунтов на кубический фут или более), наносимая толщиной более 2 дюймов (50 мм), будет контролировать диффузию пара до безопасного уровня во всех климатических условиях до 10000 HDD и относительной влажности внутри помещения в зимнее время до до более чем 50% относительной влажности. По мере увеличения толщины повышается уровень контроля диффузии. Диффузионный контроль эквивалентен стенам с традиционным стекловолокном и полиэтиленом.
• Пена с открытыми порами (плотность 1/2 фунта на кубический фут) может контролировать диффузию в не слишком холодном климате (например, при жестком диске ниже 4500) и когда уровень относительной влажности в помещении зимой поддерживается соответствующей вентиляцией ниже примерно 40%. Пенопласт с открытыми порами не обеспечивает достаточного пароизоляции для использования в очень холодном климате (от 4500 HDD до 5000 HDD), если только не строго контролируется относительная влажность воздуха в зимнее время (относительная влажность ниже примерно 30%).
• Для любого типа пены деревянный каркас обеспечивает достаточную внутреннюю паронепроницаемость, чтобы поддерживать содержание влаги в безопасном диапазоне даже в очень холодном внешнем климате (10 000 HDD) и очень влажных внутренних условиях (50% относительной влажности зимой).

Что касается всех стен, изготовленных из любых материалов, необходимо предусмотреть функциональную воздушную преграду, а также защиту от дождя, пожаротушения, структурную достаточность и т. д.

Программа гидротермического моделирования one-D WUFI Pro 3.3 была проверена как эффективный и точный инструмент для прогнозирования влажности обшивки в полевых испытаниях. Его можно использовать для прогнозирования характеристик других стеновых конструкций в другом климате, если тщательно определить свойства материала и граничные условия.

Испытания на диффузию пара в климатической камере для ряда различных продуктов проводились при градиенте температуры. Эти тесты подтвердили характеристики, отмеченные в полевых испытаниях, и продемонстрировали, что различные коммерческие продукты одного класса (с закрытыми и открытыми ячейками) работают очень похоже.

Интересное наблюдение, отмеченное в ходе испытаний в климатической камере подсистемы материалов, заключается в том, что вспененный пенопласт с ГХФУ-245 ведет себя практически так же, как и устаревшие продукты с ГХФУ-141b. Паропроницаемость нового поколения оказалась чуть меньше, чем у предыдущего.

Сводные результаты требований к пароизоляции

Введение 1

Напыляемая пенополиуретановая пена (SPF) представляет собой воздухонепроницаемый пенопластовый изоляционный продукт, устанавливаемый на месте с помощью распыления. Продукт используется в стенах, полах и крышах как коммерческого, так и жилого строительства. Есть два широких класса SPF; пена с открытыми порами низкой плотности 8 кг/м 3 (0.5 фунта на фут) и достаточно эластичная, а также жесткая пена с закрытыми порами высокой плотности 32 кг/м 3 (2 фунта на фут). Оба класса продуктов изучаются в исследовании, представленном здесь.

Обычный вопрос, с которым сталкиваются специалисты по нанесению SPF, проектировщики зданий и должностные лица по нормам и правилам, заключается в необходимости использования дополнительной пароизоляции или замедлителя схватывания. Опыт многих подрядчиков и некоторых консультантов показывает, что специальные слои с низкой проницаемостью, такие как полиэтилен, редко требуются для многих типов стен. Теория показывает, что пена с закрытыми порами достаточно паронепроницаема, чтобы контролировать диффузионную конденсацию, и что применение пены с открытыми порами низкой плотности может потребовать дополнительного контроля диффузии пара в некоторых экстремальных условиях. Тем не менее, потребность в дополнительных слоях пароизоляции и их тип остаются без ответа для многих строителей, проектировщиков и должностных лиц.

Цель этого исследовательского проекта состоит в том, чтобы предоставить рекомендации, основанные на достоверных научных данных, о необходимости дополнительной защиты от пара для обоих классов SPF, установленных в каркасных стенах в широком диапазоне типов использования зданий и холодных климатических условиях.

История 1.1

В строительной отрасли хорошо понимают, что усиление теплоизоляции является экономически эффективным средством снижения потребления энергии в течение срока службы конструкции и, таким образом, снижения экологических и экономических последствий эксплуатационного потребления энергии. Однако не так хорошо понятно, что объем энергосбережения зависит от выбора изоляции, способа ее установки и места расположения в сборке ограждения здания. Плохая конструкция и качество изготовления могут снизить эффективность изоляции и привести к тому, что корпус будет передавать гораздо больше тепла, чем может указывать теоретическое значение изоляции. Кроме того, если не устранить должным образом слабые места корпуса, такие как тепловые мосты, теплопередача будет замыкаться вокруг изоляции, что в целом сделает теплоизоляционный слой менее эффективным.

Наиболее распространенными изоляционными материалами являются стекловолокно, минеральная вата, целлюлоза и пенопласт. Каждый класс продукции имеет различные характеристики, такие как огнестойкость, стоимость, паропроницаемость, простота монтажа и т. д. Одной из наиболее часто упоминаемых характеристик является сопротивление тепловому потоку на единицу толщины.

Рисунок 1.1: Средние значения RSI для распространенных типов изоляции (Straube & Burnett 2005)

Некоторые изоляционные материалы обладают дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что они обеспечивают значительное сопротивление утечке воздуха или диффузии пара, или и тому, и другому. Например, некоторые виды пенопласта обладают высоким сопротивлением потоку тепла, воздуха и пара и, следовательно, потенциально могут функционировать в качестве слоев, регулирующих тепло, воздух и влагу. С другой стороны, такой материал, как войлок из стекловолокна, хорошо работает только в качестве терморегулирующего слоя. В корпусе, в котором в качестве теплоизоляционного слоя используется стекловолокно, воздухо- и влагорегулирующие слои должны быть спроектированы и снабжены отдельно другими материалами.

Напыляемый пенополиуретан (SPF) представляет собой один из видов пенопласта, который представляет большой интерес для проектирования ограждений зданий, поскольку он может очень хорошо работать в качестве нескольких контрольных слоев. SPF обеспечивает одно из самых высоких показателей теплостойкости среди всех общедоступных изоляционных материалов. Пена создается и наносится на месте из двухкомпонентной жидкости, которая смешивается при распылении из пистолета под давлением. Две жидкости вступают в химическую реакцию, образуются пузырьки, продукт расширяется, и жидкость превращается в ячеистый пластик. Преимущество процесса нанесения на месте заключается в том, что жидкая пена проникает в трещины, зазоры и полости неправильной формы и заполняет их по мере расширения. После высыхания SPF создает бесшовный, полужесткий барьерный слой для теплового и воздушного барьера.

Напыляемые пенополиуретаны средней и высокой плотности также обладают значительно большей паронепроницаемостью, чем традиционные изоляционные материалы. В результате появятся приложения, в которых SPF средней и высокой плотности может служить пароизоляционным слоем. К сожалению, у проектировщиков, разработчиков и должностных лиц по обеспечению соблюдения норм часто возникает путаница в отношении того, существуют ли такие случаи и когда. Если бы случаи были выявлены и систематизированы, строительная отрасль могла бы извлечь выгоду из устранения трудоемкого и дорогостоящего этапа строительства.

1.2 Пароизоляционные и воздушные барьеры

Воздух имеет ограниченную способность удерживать водяной пар: эта максимальная способность значительно падает при понижении температуры. Конденсация происходит, когда объем воздуха на поверхности превышается, и водяной пар превращается в жидкость. Водяной пар движется к потенциальным поверхностям конденсации по двум механизмам:

1. диффузия пара, поток пара только из областей с высоким содержанием пара в области с низким содержанием пара и
2. конвекция (обычно называемая утечкой воздуха), поток воздуха из областей с высоким давлением в области с низким давлением, несущий вместе с собой водяной пар.

Пароизоляционные материалы или замедлители диффузии пара борются с потоком пара только за счет диффузии. Системы воздушного барьера контролируют поток пара потоком воздуха.

Воздушный поток в большинстве случаев переносит гораздо больше пара, чем диффузионный. Системы воздушного барьера всегда требуются в зданиях (и требуются канадскими строительными нормами) и часто представлены герметичным, непрерывным и поддерживаемым полиэтиленом толщиной 6 мил, герметичным и сплошным гипсокартоном или герметичными и непрерывными изделиями для дома и т. д. Воздушные барьеры также обеспечивают хорошее тепловые характеристики, уменьшают передачу звука и помогают обеспечить хорошее качество воздуха в помещении.

Напыляемый пенополиуретан обоих типов может быть частью системы воздушного барьера. Непрерывность должна быть обеспечена всякий раз, когда SPF не полностью приклеен к воздухонепроницаемому основанию. Пена, распыляемая между шипами, обеспечивает превосходный воздушный барьер. Однако стыки дерева с деревом между двойными стойками, на подоконниках с обшивкой пола и стыки вокруг окон требуют герметизации для обеспечения непрерывного воздушного барьера.

Диффузия пара может переносить достаточное количество пара, что в некоторых случаях приводит к конденсации. Чтобы контролировать количество пара, переносимого путем диффузии, используйте пароизоляцию (например, 6 мл полипропилена). В Национальном строительном кодексе Канады указано, что пароизоляция не требуется, когда:

«Можно показать, что неконтролируемая диффузия паров не окажет неблагоприятного воздействия на (а) здоровье или безопасность пользователей здания, (б) предполагаемое использование здания или (в) работу инженерных сетей».

В опубликованном здесь исследовании изучалась способность типичных каркасных стен с изоляцией из напыляемого пенополиуретана, с дополнительными слоями пароизоляции и без них, соответствовать этим требованиям. Во всех случаях была предусмотрена функциональная система воздушного барьера (в виде герметичного гипсокартона или непрерывной цепочки SPF и дерева), так как это требуется во всех зданиях.

1.3 Экспериментальная программа

Исследование состояло из следующих этапов:

• Полевые измерения характеристик стен, изолированных SPF и стекловолокном, в реальной стене, подверженной воздействию окружающей среды на юго-западе Онтарио. На этом этапе была проверена компьютерная модель.
• Лабораторные измерения диффузионного увлажнения пара в климатической камере в стационарных условиях. На этом этапе были исследованы различные марки SPF.
• Компьютерное моделирование производительности в широком диапазоне канадских климатических условий, внутренних помещений и материалов.

Каждый из этапов исследования описан в отдельных главах, следующих далее.

2 полевых измерения

Введение 2.1

В этой главе представлены установка и результаты полномасштабного полевого исследования необходимости дополнительных пароизоляционных слоев в обоих типах SPF в каркасных стенах. Восемь испытательных стен были построены и установлены в испытательном центре BEGHut Университета Ватерлоо, где поддерживается высокий уровень влажности (50% относительной влажности). Содержание влаги в наружной деревянной обшивке и деревянных стойках контролировалось в течение более двух лет, и результаты использовались для оценки эффективности.

Затем было выполнено гигротермическое моделирование и сопоставлено с наблюдаемыми результатами для проверки модели. С использованием проверенной гидротермической модели обсуждаются рекомендации по использованию дополнительных пароизоляционных слоев в зависимости от типа SPF, конструкции стены и климата (внутри и снаружи).

2.2 Экспериментальная установка

2.2.1 Описание испытательного центра

BEGHut Университета Ватерлоо, расположенный в Ватерлоо, Онтарио, предназначен для исследования производительности полномасштабных стеновых сборок при естественном воздействии в этом климате. В этом помещении поддерживается постоянная температура 20°C и относительная влажность 50% круглый год. Это высокий уровень для офисного или жилого здания в холодном климате, но он характерен для музеев, больниц и бассейнов. Уровни относительной влажности внутри домов в этой климатической зоне обычно колеблются от 30-40% зимой и 50-60% в летние месяцы.

Четыре типа сборки (северный и южный дубликаты; всего восемь испытательных стен шириной 2 фута) были установлены в ноябре 2005 года в испытательном помещении Университета Ватерлоо. . .

Скачать полный отчет здесь.

Примечания:

* для стен с наружными слоями обшивки, мембран, облицовки и других слоев с проницаемостью более примерно 60 нг/Па·см 2

Понимание паровых барьеров

Прежде чем приступить к любому проекту, необходимо разобраться с пароизоляцией. Это гарантирует, что изоляция будет установлена ​​правильно. К сожалению, это не всегда так.

Многие домовладельцы хотят сэкономить, поэтому утепляют сами. Или они нанимают лицензированных специалистов, которые не обучены правильным методам установки. Но самая большая ошибка, которую мы видим, это люди, устанавливающие двойную пароизоляцию — укладывая покрытие (обычно пластиковое) поверх уже существующей пароизоляции.

Понятие о пароизоляции

«Функция пароизоляции заключается в замедлении миграции водяного пара. Кроме того, пароизоляция обычно не предназначена для замедления миграции воздуха. В этом состоит функция воздушных преград».[1]

Кроме того, пароизоляция — это любой материал, используемый для защиты от влаги, обычно пластик или лист фольги. Кроме того, эти листы препятствуют проникновению влаги через стены, пол, потолок или крышу зданий.[2]

Что делает пароизоляция?

Пароизоляционные материалы устанавливаются вдоль, внутри или вокруг стен, потолков и полов. Конечно, это делается для предотвращения распространения влаги и потенциального повреждения водой. Кроме того, настоящий пароизоляционный слой полностью предотвращает проникновение влаги через его материал, что измеряется «скоростью пропускания паров влаги». Если материал имеет некоторую пористость, но барьер по-прежнему обеспечивает защиту от влаги, он называется замедлителем диффузии пара.[3] Кроме того, замедлители пара также обычно называют просто пароизоляцией. Терминология барьера менее точна, потому что в большинстве случаев продукты не полностью блокируют пар.

Что можно использовать в качестве пароизоляции?

Существует множество материалов для создания эффективной пароизоляции, в том числе:

• Эластомерные покрытия
• алюминиевая фольга
• Алюминий на бумажной основе
• Полиэтиленовый пластиковый лист
• Крафт-бумага с асфальтовым покрытием
• Металлизированная пленка
• Краски, замедляющие испарение
• Утеплитель экструдированный пенополистирол или фольгированный пенопласт
• Фанера для наружных работ
• Листовые кровельные мембраны
• Листы из стекла и металла[4]

Где нужна пароизоляция?

IRC (Международный жилищный кодекс) делит Северную Америку на восемь климатических зон. Это делается для того, чтобы определить, когда в здании может потребоваться пароизоляция. Кроме того, IRC рекомендует строителям устанавливать пароизоляцию класса I или II на внутренней стороне домов в климатических зонах 5 и выше и в морской зоне 4. Однако, если вы летом кондиционируете свой дом, вы можете собирать конденсат на крыше или стенах в течение части года. Если это так, обязательно используйте пароизоляцию класса II на внутренней стороне стены. Кроме того, внутри можно использовать пароизоляцию класса III. Соедините это с изоляцией пенопластом на внутренней части стены или крыши. Кроме того, при строительстве в жарком и влажном климате (зоны 1–3) у вас не должно быть пароизоляции на внутренней стороне стены.[5]

Серьезная проблема

Неправильное использование пароизоляции приводит к увеличению проблем, связанных с влажностью. Изначально пароизоляция предназначалась для предотвращения намокания конструкций. Однако они часто препятствуют высыханию сборки. В подобных усадьбах пароизоляция, установленная внутри сборок, предотвращает их высыхание внутрь. Это может быть проблемой в любом помещении с кондиционированием воздуха, в пространстве ниже уровня земли или в пароизоляции снаружи. Кроме того, проблема может возникнуть при укладке кирпича поверх строительной бумаги и паропроницаемой обшивки.[6]

Строительство в холодном климате с соблюдением строительных норм

Требуется ли пароизоляция в Новой Англии? Да! Не говоря уже о том, что ваш первый шаг в качестве строителя — ознакомиться с местными и государственными строительными нормами. Во многих странах с более холодным климатом Северной Америки пароизоляция является обязательной частью конструкции здания.

Вы можете обнаружить, что пароизоляция часто не требуется в более теплом климате. И, если он установлен в неправильном климате или не на той стороне строительных материалов, пароизоляция может принести больше вреда, чем пользы. Точно так же это обстоятельство может препятствовать высыханию водяного пара, что, в свою очередь, может вызвать гниение и плесень.[7]

Если вы не знаете требований к зданию в вашем районе, спросите у эксперта!

Двойная пароизоляция – не делайте этого!

Что такое двойная пароизоляция? Изоляция на Фото A была установлена ​​неопытным установщиком изоляции. Кроме того, коричневая бумага на стекловолокне является пароизоляцией. Накрыв все полиэтиленом, монтажники создали двойную пароизоляцию. Не говоря уже о том, что этот тип установки создает будущие проблемы с влажностью, плесенью и гниением. Кроме того, на Фото Б целлюлозная сетка не закреплена и начинает провисать. Кроме того, скобы вырываются, и потолок может рухнуть в любой момент!

В заключение, если вам нужна изоляция, свяжитесь с нами, и мы решим, какой тип лучше. Позвольте нам думать за вас!

[1] Строительная наука (2011). BSD-106: Общие сведения о пароизоляции. Получено с сайта Buildingscience.com.
[2] Википедия (2019). Пароизоляция. Получено с en.wikipedia.org.
[3] Energy.gov (2019). Пароизоляционные материалы или замедлители диффузии пара. Получено с сайта Energy.gov.
[4] Energy.gov. Пароизоляция
[5] Прекрасное жилищное строительство (2009 г.). Как это работает: паровой драйв. Получено с сайта FinehomeBuilding.com.
[6] Строительные науки, BSD-106.
[7] Реклама IKO, (2019). Введение в пароизоляцию и пароизоляцию. Получено с iko.com.