Солнечные и Геотермальные отопительные системы

05.08.2015
Микроклимат энергоэффективного дома. Часть 2. Влажность.

Влажность воздуха - один из ключевых параметров микроклимата в доме. Трудно переоценить влияние влажности воздуха на здоровье, самочувствие и ощущение комфорта. ГОСТ 30494-96 не допускает влажность в жилых помещениях более 60%, а оптимальную влажность менее 30%.
    Только в ГОСТах и СНиПах не написано каким образом должен быть достигнут, и чем стабилизирован желаемый диапазон 30-60%.
     Да же если Вы спросите своего архитектора: "Какая будет равновесная влажность в Вашем будущем доме?", ответ вряд ли получите. 
     Попробуем шаг за шагом разобраться как устанавливается равновесная относительная влажность воздуха в доме, от чего она зависит и чем стабилизируется.
     Влажность, которая установится в доме, это результат динамического равновесия между тем количеством влаги, которое выделяется внутри и той влагой, которая покидает дом через паропроницаемые стены и систему вентиляции.
    На увеличение относительной влажности воздуха внутри помещения влияют:

• Количество проживающих людей. Влаговыделение одного человека 50-70гр/час.
• Животные, находящиеся внутри помещения. Влаговыделение одного питомца, в зависимости от размера и вида, 10-20гр/час.
• Количество растений, каждое из которых генерит до 30гр/час.
• Интенсивность приготовления пищи, 1000 гр/час.
• Интенсивность стирки и сушки, до 500 гр/час.
• Интенсивность принятия душа и ванн, 2000 гр/час.
• Занятия физкультурой, до 200гр/час.

    На уменьшение относительной влажности воздуха внутри помещения главным образом влияют вентиляция и диффузия пара через стены. Механизм этого процесса прост, чем ниже температура, тем меньше воды содержится в одном кубическом метре воздуха при одной и той же относительной влажности. Например, воздух с влажностью 80% при -10С содержит 1,9г/м3 водяного пара в кубическом метре, такое же количество влаги как при относительной влажности 10% , но при температуре +20С.

Относительная Влажность	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
Температура воздуха [°C]	абсолютная влажность г/м3 (сверху)
	точка росы [°C](снизу)
50	8,3	16,6	24,9	33,2	41,5	49,8	58,1	66,4	74,7	83
	8	19	26	32	36	40	43	45	48	50
45	6,5	13,1	19,6	26,2	32,7	39,3	45,8	52,4	58,9	65,4
	4	15	22	27	32	36	38	41	43	45
40	5,1	10,2	15,3	20,5	25,6	30,7	35,8	40,9	46	51,1
	1	11	18	23	27	30	33	36	38	40
35	4	7,9	11,9	15,8	19,8	23,8	27,7	31,7	35,6	39,6
	-2	8	14	18	21	25	28	31	33	35
30	3	6,1	9,1	12,1	15,2	18,2	21,3	24,3	27,3	30,4
	-6	3	10	14	18	21	24	26	28	30
25	2,3	4,6	6,9	9,2	11,5	13,8	16,1	18,4	20,7	23
	-8	0	5	10	13	16	19	21	23	25
20	1,7	3,5	5,2	6,9	8,7	10,4	12,1	13,8	15,6	17,3
	-12	-4	1	5	9	12	14	16	18	20
15	1,3	2,6	3,9	5,1	6,4	7,7	9	10,3	11,5	12,8
	-16	-7	-3	1	4	7	9	11	13	15
10	0,9	1,9	2,8	3,8	4,7	5,6	6,6	7,5	8,5	9,4
	-19	-11	-7	-3	0	1	4	6	8	10
5	0,7	1,4	2	2,7	3,4	4,1	4,8	5,4	6,1	6,8
	-23	-15	-11	-7	-5	-2	0	2	3	5
0	0,5	1	1,5	1,9	2,4	2,9	3,4	3,9	4,4	4,8
	-26	-19	-14	-11	-8	-6	-4	-3	-2	0
-5	0,3	0,7	1	1,4	1,7	2,1	2,4	2,7	3,1	3,4
	-29	-22	-18	-15	-13	-11	-8	-7	-6	-5
-10	0,2	0,5	0,7	0,9	1,2	1,4	1,6	1,9	2,1	2,3
	-34	-26	-22	-19	-17	-15	-13	-11	-11	-10
-15	0,2	0,3	0,5	0,6	0,8	1	1,1	1,3	1,5	1,6
	-37	-30	-26	-23	-21	-19	-17	-16	-15	-15
-20	0,1	0,2	0,3	0,4	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
	-42	-35	-32	-29	-27	-25	-24	-22	-21	-20
-25	0,1	0,1	0,2	0,2	0,3	0,3	0,4	0,4	0,5	0,6
	-45	-40	-36	-34	-32	-30	-29	-27	-26	-25

     При комнатной температуре +20С и влажности 50% в воздухе уже влаги 8.7г/м3, и следовательно каждый кубический метр воздухообменной операции через вентиляцию, уносит 7г влаги на улицу, осушая воздух внутри дома, стремясь понизить её до 10%.

    Если вентиляции нет, или используется рекуператор, возвращающий влагу  обратно в дом, то основным механизмом осушения воздуха становится диффузия водяного пара через паропроницаемые стены, за счет разницы парциальных давлений внутри и снаружи дома.

     Интенсивность удаления влаги через стены  зависит от приведенного коэффициента паропроницаемости стенового материала m (мг/(м*ч*Па) и его толщины  D(mm).

   Дальше  не будут приводиться  длинные выкладки по расчетам равновесной влажности в доме.  Посмотрим всё на конкретном примере:

     Возьмем семью из 4-х человек, которая живет в доме с площадью стен 200м2, имеет одно домашнее животное,  5-7 домашних цветов,  1 час в день готовит пищу, 2 раза в день кипятит чайник объёмом 3л, 1 раз в неделю стирает бельё и 15минут в день делают физзарядку всей семьёй.

 Всего влаговыделений получим около 500гр/час.

Зимой, когда окна почти всегда закрыты, вся эта влага будет утилизироваться через стены и систему вентиляции.

  Для сравнения посчитаем результирующую влажность для домов из самых популярных стеновых материалов:

1) клееный брус 200мм, газобетон 400мм, кирпич 375мм, арболит 500мм, каркас с пароизоляцией по стенам и железобетон в несъёмной опалубке Дюрисол 375мм.

2)Климатические условия Московская область, зима, -10С и влажность 80% на улице, +20С  в доме.

Вентиляция по СНиП перемешивающая 30м3/чел/час, что приблизительно соответствует допустимой норме  по СО2 в 1200ррм (0.12%) по ГОСТ 30494-96  ,

3) Рекуператор с возвратом влаги, установлен или нет.

   Сведем все результаты в одну таблицу.

    Из таблицы хорошо видно, что влияние паропроницаемости стен на равновесную влажность в доме не велико. В основном величина равновесной влажности определяется объемом воздухообмена через вентиляцию. Понятно что, чем выше воздухообмен, тем чище будет воздух и тем меньше будет концентрация углекислоты в домашнем воздухе, но, и тем ниже будет равновесная влажность, что так же  вредно для жильцов как и низкое качество воздуха. 

  Найти компромисс между этими двумя взаимоисключающими параметрами, влажностью и чистотой воздуха, можно установив диффузионный рекуператор воздуха в жилые помещения или сменив перемешивающий способ вентиляции на вытесняющий.

    Из всего выше сказанного напрашивается вывод, что нет разницы из какого материала строить стены дома и что хороший микроклимат можно вытянуть за счет инжинерки, в частности за счет правильной вентиляции, однако, это далеко не так.

  Есть еще ТРИ! параметра за которые несет ответственность конструкционный материал стен.

Он должен быть

а)  теплоемким, что бы дом был теплоинерционным (медленно остывал)

б) и иметь возможность  стабилизировать влажность за счет своих гидрофильно - гидрофобных свойств.

в) Иметь минимальную толщину при заданных параметрах: прочность, теплоёмкость и теплосбережение.

    По пункту "а", из списка популярных материалов, которые мы взяли в качестве примера выше, самой высокой теплоемкостью будет обладать дом со стенами из железобетона(2.0МДж/(м3 °С) в несъемной опалубке (он же самый прочный)  и арболита.  Хотя это может показаться странным, но арболит на 80% состоит из дерева, а теплоемкость дерева (1,15МДж/(м3 °С)) по объему приблизительно такая же как и у кирпича 1,2МДж/(м3 °С). По этому стены из арболита в 500мм будут более теплоемкими нежели из полнотелого кирпича толщиной 375мм.

   Далее по убывающей идет клееный брус за счет малой толщины в 200мм, и замыкают список стены из легких бетонов (0,42МДж/(м3 °С)) и каркасные.

    По пункту "б", материал стен должен иметь способность  поглощать избыточную влажность внутри жилого помещения и отдавать её, когда влаговыделения внутри дома уменьшаются. Т. е. стабилизировать равновесную влажность. Иногда этот процесс называют  "дыхание стен", что не совсем правильно.

  В принципе, все диффузионно-открытые материалы и природные материалы такие как дерево, кирпич, глина, арболит, саман, землебит, глинобит, бумага и. т. п. автоматически обладают этим свойством.

По нашему списку материалов  наилучшими стабилизаторами влажности будут :

дерево, арболит, дюрисол, кирпич.

На много хуже легкие бетоны типа газобетона, пенобетона и т.д.

И совсем плохо каркасное строение с пароизоляцией по стенам.

По пункту "в", чем толще стена, тем больше полезной площади она занимает.

Например, для двухэтажного дома размером 10х10м, увеличение толщины стены на 10см, при прочих равных, приведет к потере полезных 8м2 и увеличению строительного объема на 6%, что равносильно удорожанию строительства на 6%.

   По совокупности  параметров "влажность"+"а"+"б"+"в", самыми рациональными и комфортными для жизни  стеновыми конструкциями  будут:

1) Брус 100-150мм  на несущем внешнем утепленном каркасе 250мм.

2) Фибролитовая несъемная опалубка со встроенным утеплителем 190мм, типа Дюрисол 375мм.

3) Несущий кирпич с внешним утеплителем 200-250мм.

При перепечатке материала, ссылка на сайт www.teplodarom.com обязательна!