Permeabilitas uap adalah kemampuan suatu bahan untuk melewatkan atau menahan uap air sebagai akibat adanya perbedaan tekanan parsial uap air pada tekanan atmosfer yang sama pada kedua sisi bahan. Permeabilitas uap ditandai dengan nilai koefisien permeabilitas uap atau nilai koefisien ketahanan permeabilitas bila terkena uap air. Koefisien permeabilitas uap diukur dalam mg/(m·h·Pa).
Udara selalu mengandung sejumlah uap air, dan udara hangat selalu mengandung lebih banyak uap air daripada udara dingin. Pada suhu udara internal 20 °C dan kelembaban relatif 55%, udara mengandung 8 g uap air per 1 kg udara kering, yang menghasilkan tekanan parsial 1238 Pa. Pada suhu –10°C dan kelembapan relatif 83%, udara mengandung sekitar 1 g uap per 1 kg udara kering, sehingga menghasilkan tekanan parsial sebesar 216 Pa. Karena perbedaan tekanan parsial antara udara dalam dan luar ruangan melalui dinding, terjadi difusi uap air secara konstan dari ruangan hangat ke luar. Akibatnya, dalam kondisi pengoperasian nyata, material dalam struktur berada dalam keadaan agak lembab. Derajat kelembaban material tergantung pada kondisi suhu dan kelembaban di luar dan di dalam pagar. Perubahan koefisien konduktivitas termal material dalam struktur operasi diperhitungkan oleh koefisien konduktivitas termal λ(A) dan λ(B), yang bergantung pada zona kelembaban iklim lokal dan kondisi kelembaban ruangan.
Akibat difusi uap air pada ketebalan struktur, udara lembab berpindah dari bagian dalam. Melewati struktur pagar yang dapat menyerap uap, uap air menguap keluar. Namun jika terdapat lapisan material di dekat permukaan luar dinding yang tidak atau sulit mentransmisikan uap air, maka uap air mulai menumpuk di tepi lapisan kedap uap sehingga menyebabkan struktur menjadi lembap. Akibatnya, perlindungan termal pada struktur basah berkurang tajam, dan mulai membeku. V pada kasus ini ada kebutuhan untuk memasang lapisan penghalang uap di sisi hangat struktur.
Tampaknya semuanya relatif sederhana, tetapi permeabilitas uap sering kali diingat hanya dalam konteks “pernapasan” dinding. Namun, inilah landasan dalam memilih insulasi! Anda harus mendekatinya dengan sangat, sangat hati-hati! Seringkali ada kasus ketika pemilik rumah mengisolasi rumah hanya berdasarkan indikator ketahanan termal, misalnya, rumah kayu busa polistiren. Akibatnya, dinding menjadi membusuk, berjamur di semua sudut, dan menyalahkan insulasi “non-ekologis” sebagai penyebabnya. Sedangkan untuk busa polistiren, karena permeabilitas uapnya yang rendah, Anda perlu menggunakannya dengan bijak dan memikirkan baik-baik apakah cocok untuk Anda. Karena alasan inilah kapas atau bahan insulasi berpori lainnya seringkali lebih cocok untuk insulasi dinding luar. Selain itu, lebih sulit membuat kesalahan dengan isolasi kapas. Namun, beton atau rumah bata Anda dapat dengan aman mengisolasinya dengan plastik busa - dalam hal ini, busa “bernafas” lebih baik daripada dinding!
Tabel di bawah ini menunjukkan bahan dari daftar TCP, indikator permeabilitas uap adalah kolom terakhir μ.
Bagaimana memahami apa itu permeabilitas uap dan mengapa hal itu diperlukan. Banyak yang telah mendengar, dan beberapa secara aktif menggunakan istilah "dinding yang dapat bernapas" - jadi, dinding seperti itu disebut "bernapas" karena mampu mengalirkan udara dan uap air melalui dirinya sendiri. Beberapa bahan (misalnya, tanah liat yang diperluas, kayu, semua insulasi kapas) memungkinkan uap melewatinya dengan baik, sementara bahan lain mengeluarkan uap dengan sangat buruk (bata, busa polistiren, beton). Uap yang dihembuskan seseorang, dikeluarkan saat memasak atau mandi, jika tidak ada kap mesin di dalam rumah, akan tercipta kelembaban tinggi. Tandanya adalah munculnya kondensasi pada jendela atau pipa air dingin. Hal ini diyakini jika tembok itu memiliki permeabilitas uap yang tinggi, maka mudah untuk bernapas di dalam rumah. Faktanya, hal ini tidak sepenuhnya benar!
DI DALAM rumah modern, meskipun dindingnya terbuat dari bahan yang “dapat bernapas”, 96% uap dikeluarkan dari ruangan melalui kap mesin dan ventilasi, dan hanya 4% melalui dinding. Jika wallpaper vinil atau non-anyaman direkatkan ke dinding, maka dinding tidak membiarkan kelembapan masuk. Dan jika dinding benar-benar “bernapas”, yaitu tanpa wallpaper atau penghalang uap lainnya, panas akan keluar dari rumah saat cuaca berangin. Semakin tinggi permeabilitas uap suatu bahan struktural (beton busa, beton aerasi, dan beton hangat lainnya), semakin banyak uap air yang dapat diserapnya, dan akibatnya, ketahanan terhadap embun beku lebih rendah. Uap yang keluar rumah melalui dinding berubah menjadi air pada “titik embun”. Konduktivitas termal dari blok gas lembab meningkat berkali-kali lipat, artinya, rumah akan menjadi, secara halus, sangat dingin. Namun yang terburuk adalah ketika suhu turun di malam hari, titik embun bergerak di dalam dinding, dan kondensat di dinding membeku. Ketika air membeku, ia mengembang dan menghancurkan sebagian struktur material. Beberapa ratus siklus seperti itu menyebabkan kehancuran total material. Oleh karena itu, permeabilitas uap bahan bangunan mungkin merugikan Anda.
Tentang bahaya peningkatan permeabilitas uap di Internet, ia berpindah dari satu situs ke situs lainnya. Saya tidak akan menyajikan isinya di situs saya karena adanya perbedaan pendapat dengan penulisnya, namun saya ingin menyuarakan poin-poin yang dipilih. Misalnya, pabrikan terkenal isolasi mineral, Perusahaan Isover, di atasnya situs berbahasa Inggris menguraikan “aturan emas isolasi” ( Apa aturan emas isolasi?) dari 4 poin:
Isolasi yang efektif. Gunakan bahan dengan ketahanan termal tinggi (konduktivitas termal rendah). Sebuah poin yang jelas dan tidak memerlukan komentar khusus.
Keketatan. Penyegelan yang baik adalah suatu kondisi yang diperlukan Untuk sistem yang efektif isolasi termal! Kebocoran insulasi termal, berapa pun koefisien insulasi termalnya, dapat meningkatkan konsumsi energi untuk memanaskan bangunan sebesar 7 hingga 11%. Oleh karena itu, kedap udara bangunan harus dipertimbangkan pada tahap desain. Dan setelah pekerjaan selesai, periksa kebocoran pada bangunan.
Ventilasi terkendali. Ventilasilah yang bertugas menghilangkan kelembapan dan uap berlebih. Ventilasi tidak boleh dan tidak dapat dilakukan dengan melanggar kekencangan struktur penutup!
Instalasi berkualitas tinggi. Saya pikir tidak perlu membicarakan hal ini juga.
Penting untuk dicatat bahwa perusahaan Isover tidak memproduksi insulasi busa apa pun; mereka hanya menangani insulasi wol mineral, mis. produk dengan permeabilitas uap tertinggi! Ini benar-benar membuat Anda bertanya-tanya: bagaimana mungkin, tampaknya permeabilitas uap diperlukan untuk menghilangkan kelembapan, tetapi produsen merekomendasikan penyegelan total!
Intinya di sini adalah kesalahpahaman tentang istilah ini. Permeabilitas uap bahan tidak dimaksudkan untuk menghilangkan kelembapan dari ruang tamu - permeabilitas uap diperlukan untuk menghilangkan kelembapan dari insulasi! Faktanya adalah bahwa setiap insulasi berpori pada dasarnya bukanlah insulasi itu sendiri; ia hanya menciptakan struktur yang menahan insulasi sebenarnya - udara - dalam volume tertutup dan, jika mungkin, tidak bergerak. Jika hal seperti ini tiba-tiba terjadi kondisi yang tidak menguntungkan Jika titik embun berada pada insulasi yang dapat menyerap uap, maka uap air akan mengembun di dalamnya. Kelembapan dalam isolasi ini tidak berasal dari ruangan! Udara itu sendiri selalu mengandung sejumlah uap air, dan kelembapan alami inilah yang mengancam isolasi. Untuk menghilangkan kelembapan ini di luar, setelah insulasi perlu ada lapisan dengan permeabilitas uap yang tidak kalah.
Rata-rata, satu keluarga beranggotakan empat orang menghasilkan uap setara dengan 12 liter air per hari! Kelembapan dari udara dalam ruangan ini tidak boleh masuk ke dalam insulasi! Di mana harus meletakkan uap air ini - ini tidak boleh mengganggu insulasi dengan cara apa pun - tugasnya hanya untuk mengisolasi!
Contoh 1
Mari kita lihat contoh di atas. Mari kita ambil dua dinding rumah papan kayu ketebalan yang sama dan komposisi yang sama (dari lapisan dalam hingga lapisan luar), hanya berbeda pada jenis insulasinya saja:
Lembaran drywall (10mm) - OSB-3 (12mm) - Insulasi (150mm) - OSB-3 (12mm) - celah ventilasi (30mm) - pelindung angin - fasad.
Kami akan memilih insulasi dengan konduktivitas termal yang benar-benar sama - 0,043 W/(m °C), perbedaan utama sepuluh kali lipat di antara keduanya hanya pada permeabilitas uap:
Polistiren yang diperluas PSB-S-25.
Massa jenis ρ= 12kg/m³.
Koefisien permeabilitas uap μ= 0,035 mg/(m·h Pa)
Koefisien. konduktivitas termal dalam kondisi iklim B ( indikator terburuk) λ(B)= 0,043 W/(m °C).
Massa jenis ρ= 35kg/m³.
Koefisien permeabilitas uap μ= 0,3 mg/(m·h Pa)
Tentu saja, saya juga menggunakan kondisi perhitungan yang persis sama: suhu di dalam +18°C, kelembapan 55%, suhu luar -10°C, kelembapan 84%.
Saya melakukan perhitungan di kalkulator termal Dengan mengklik foto tersebut Anda akan langsung menuju halaman perhitungan:
Terlihat dari perhitungan, ketahanan termal kedua dinding sama persis (R = 3,89), bahkan titik embunnya terletak hampir sama pada ketebalan insulasi, namun karena permeabilitas uap yang tinggi, kelembapan akan mengembun di dinding dengan ecowool, sangat melembabkan insulasi. Tidak peduli seberapa bagus ecowool kering, ecowool yang lembab menahan panas berkali-kali lebih buruk. Dan jika kita berasumsi bahwa suhu di luar turun hingga -25°C, maka zona kondensasi akan menjadi hampir 2/3 dari insulasi. Dinding seperti itu tidak memenuhi standar perlindungan terhadap genangan air! Dengan polistiren yang diperluas, situasinya berbeda secara mendasar karena udara di dalamnya berada dalam sel tertutup; tidak ada tempat untuk mengumpulkan cukup uap air untuk membentuk embun.
Agar adil, harus dikatakan bahwa ecowool tidak dapat dipasang tanpa film penghalang uap! Dan jika Anda menambahkannya ke "kue dinding" film penghalang uap antara OSB dan ecowool dengan di dalam tempat, maka zona kondensasi praktis akan meninggalkan insulasi dan struktur akan sepenuhnya memenuhi persyaratan pelembapan (lihat gambar di sebelah kiri). Namun, alat penguapan praktis tidak ada gunanya memikirkan manfaat efek “pernapasan dinding” terhadap iklim mikro ruangan. Membran penghalang uap mempunyai koefisien permeabilitas uap sekitar 0,1 mg/(m·h Pa), dan kadang-kadang digunakan sebagai penghalang uap. film polietilen atau insulasi dengan sisi foil - koefisien permeabilitas uapnya cenderung nol.
Namun permeabilitas uap yang rendah juga tidak selalu baik! Ketika mengisolasi dinding beton busa gas dengan permeabel uap yang cukup baik dengan busa polistiren yang diekstrusi tanpa penghalang uap dari dalam, jamur pasti akan mengendap di dalam rumah, dinding akan lembab, dan udara tidak akan segar sama sekali. Dan bahkan ventilasi teratur tidak akan mampu mengeringkan rumah seperti itu! Mari kita simulasikan situasi yang berlawanan dengan situasi sebelumnya!
Contoh 2
Dinding kali ini akan terdiri dari elemen-elemen berikut:
Beton aerasi grade D500 (200mm) - Insulasi (100mm) - celah ventilasi (30mm) - pelindung angin - fasad.
Kami akan memilih insulasi yang persis sama, dan terlebih lagi, kami akan membuat dinding dengan ketahanan termal yang persis sama (R = 3,89).
Seperti yang bisa kita lihat, dengan karakteristik termal yang benar-benar sama kita bisa mendapatkan hasil yang sangat berlawanan dari isolasi dengan bahan yang sama!!! Perlu dicatat bahwa pada contoh kedua, kedua struktur memenuhi standar perlindungan terhadap genangan air, meskipun zona kondensasi termasuk dalam gas silikat. Efek ini disebabkan oleh fakta bahwa bidang kelembaban maksimum jatuh ke dalam busa polistiren, dan karena permeabilitas uapnya yang rendah, uap air tidak mengembun di dalamnya.
Masalah permeabilitas uap perlu dipahami secara menyeluruh bahkan sebelum Anda memutuskan bagaimana dan dengan apa Anda akan mengisolasi rumah Anda!
Dinding berlapis
Di rumah modern, persyaratan isolasi termal dinding sangat tinggi sehingga dinding yang homogen tidak dapat lagi memenuhinya. Setuju, mengingat persyaratan ketahanan termal R=3, buatlah menjadi homogen dinding bata Tebal 135 cm bukanlah pilihan! Dinding modern- ini adalah struktur multilayer, di mana terdapat lapisan yang berfungsi sebagai insulasi termal, lapisan struktural, lapisan finishing eksterior, lapisan dekorasi dalam ruangan, lapisan insulasi uap-hidro-angin. Karena karakteristik setiap lapisan yang bervariasi, sangat penting untuk memposisikannya dengan benar! Aturan dasar dalam penataan lapisan suatu struktur dinding adalah sebagai berikut:
Permeabilitas uap pada lapisan dalam harus lebih rendah dari pada lapisan luar agar uap dapat leluasa keluar ke luar dinding rumah. Dengan solusi ini, “titik embun” berpindah ke di luar dinding penahan beban dan tidak merusak dinding bangunan. Untuk mencegah kondensasi di dalam selubung bangunan, ketahanan terhadap perpindahan panas pada dinding harus dikurangi, dan ketahanan terhadap perembesan uap harus ditingkatkan dari luar ke dalam.
Saya pikir ini perlu diilustrasikan untuk pemahaman yang lebih baik.
Pertama, mari kita bantah kesalahpahaman ini - bukan kain yang “bernafas”, tetapi tubuh kita. Lebih tepatnya, permukaan kulit. Manusia adalah salah satu hewan yang tubuhnya berusaha mempertahankan suhu tubuh yang konstan, apapun kondisi lingkungannya. Salah satu mekanisme terpenting termoregulasi kita adalah kelenjar keringat yang tersembunyi di kulit. Mereka juga merupakan bagian dari sistem ekskresi tubuh. Keringat yang mereka hasilkan, menguap dari permukaan kulit, membawa serta sebagian panas berlebih. Oleh karena itu, saat kepanasan, kita berkeringat agar tidak kepanasan.
Namun, mekanisme ini mempunyai satu kelemahan serius. Kelembapan yang cepat menguap dari permukaan kulit dapat menyebabkan hipotermia yang berujung pada masuk angin. Tentu saja, di Afrika Tengah, tempat manusia berevolusi sebagai suatu spesies, situasi seperti ini jarang terjadi. Namun di daerah dengan cuaca yang berubah-ubah dan sebagian besar sejuk, seseorang terus-menerus harus melengkapi mekanisme termoregulasi alaminya dengan berbagai pakaian.
Kemampuan pakaian untuk “bernapas” menyiratkan ketahanan minimalnya terhadap penghilangan uap dari permukaan kulit dan “kemampuan” untuk mengangkutnya ke sisi depan bahan dimana uap air yang dikeluarkan oleh seseorang dapat menguap tanpa “mencuri” jumlah panas berlebih. Dengan demikian, bahan “bernapas” dari mana pakaian itu dibuat membantu menjaga tubuh manusia suhu optimal tubuh, menghindari kepanasan atau hipotermia.
Sifat "pernapasan" dari kain modern biasanya digambarkan dalam dua parameter - "permeabilitas uap" dan "permeabilitas udara". Apa perbedaan di antara keduanya dan bagaimana pengaruhnya terhadap penggunaannya dalam pakaian untuk olahraga dan aktivitas luar ruangan?
Apa itu permeabilitas uap?
Permeabilitas uap adalah kemampuan suatu bahan untuk mentransmisikan atau menahan uap air. Di industri pakaian dan peralatan luar ruangan penting Memiliki kemampuan tinggi bahan untuk transportasi uap air. Semakin tinggi, semakin baik, karena... Hal ini memungkinkan pengguna terhindar dari panas berlebih dan tetap kering.
Semua kain dan bahan insulasi yang digunakan saat ini memiliki permeabilitas uap tertentu. Namun, secara numerik disajikan hanya untuk menggambarkan sifat-sifat membran yang digunakan dalam produksi pakaian, dan untuk jumlah yang sangat kecil. tidak tahan air bahan tekstil. Paling sering, permeabilitas uap diukur dalam g/m²/24 jam, yaitu. banyaknya uap air yang akan melewatinya meter persegi materi per hari.
Parameter ini ditunjukkan dengan singkatan MVTR (“laju transmisi uap air” atau “kecepatan aliran uap air”).
Semakin tinggi nilainya, semakin besar permeabilitas uap bahan tersebut.
Bagaimana permeabilitas uap diukur?
Nomor MVTR diperoleh dari pemeriksaan laboratorium berdasarkan berbagai teknik. Karena banyaknya variabel yang mempengaruhi pengoperasian membran - metabolisme individu, tekanan dan kelembaban udara, luas bahan yang cocok untuk pengangkutan uap air, kecepatan angin, dll., tidak ada metode penelitian standar tunggal untuk menentukan permeabilitas uap. Oleh karena itu, untuk dapat membandingkan sampel kain dan membran satu sama lain, produsen bahan dan pakaian siap pakai menggunakan serangkaian teknik. Masing-masing secara terpisah menggambarkan permeabilitas uap suatu kain atau membran dalam kisaran kondisi tertentu. Saat ini, metode pengujian berikut paling sering digunakan:
Tes "cangkir tegak" "Jepang" (JIS L 1099 A-1)
Sampel uji diregangkan dan disegel di atas cangkir, di dalamnya ditempatkan bahan pengering yang kuat - kalsium klorida (CaCl2) -. Cangkirnya diletakkan waktu tertentu menjadi termohidrostat, yang mempertahankan suhu udara 40°C dan kelembaban 90%.
Bergantung pada bagaimana berat pengering berubah selama waktu kontrol, MVTR ditentukan. Teknik ini sangat cocok untuk menentukan permeabilitas uap tidak tahan air kain, karena sampel uji tidak bersentuhan langsung dengan air.
Tes cangkir terbalik "Jepang" (JIS L 1099 B-1)
Sampel uji diregangkan dan dipasang rapat di atas bejana berisi air. Setelah itu dibalik dan diletakkan di atas cangkir dengan bahan pengering kering - kalsium klorida. Setelah waktu kontrol selesai, pengering ditimbang, sehingga diperoleh perhitungan MVTR.
Tes B-1 adalah yang paling populer karena dapat mendemonstrasikan angka terbesar di antara semua metode yang menentukan laju aliran uap air. Paling sering, hasilnya dipublikasikan pada label. Membran yang paling “bernapas” memiliki nilai MVTR menurut uji B1 lebih besar atau sama dengan 20.000 g/m²/24 jam menurut tes B1. Kain dengan nilai 10-15.000 dapat diklasifikasikan sebagai kain yang sangat permeabel terhadap uap, setidaknya di bawah beban yang tidak terlalu kuat. Terakhir, untuk pakaian yang memerlukan sedikit pergerakan, permeabilitas uap sebesar 5-10.000 g/m²/24 jam seringkali sudah cukup.
Metode pengujian JIS L 1099 B-1 menggambarkan kinerja membran dengan cukup akurat kondisi ideal(ketika terjadi kondensasi pada permukaannya dan uap air dipindahkan ke lingkungan yang lebih kering dengan suhu lebih rendah).
Tes pelat keringat atau RET (ISO - 11092)
Berbeda dengan pengujian yang menentukan laju transpor uap air melalui membran, teknik RET memeriksa seberapa banyak sampel uji menolak lewatnya uap air.
Sampel kain atau membran ditempatkan di atas pelat logam berpori datar, di mana elemen pemanas dihubungkan. Suhu pelat dipertahankan pada suhu permukaan kulit manusia(sekitar 35°C). Air menguap dari elemen pemanas, melewati pelat dan sampel uji. Hal ini menyebabkan hilangnya panas pada permukaan pelat, yang suhunya harus dijaga konstan. Oleh karena itu, semakin tinggi tingkat konsumsi energi untuk mempertahankan suhu pelat yang konstan, semakin rendah ketahanan bahan yang diuji terhadap aliran uap air yang melewatinya. Parameter ini ditetapkan sebagai MEMBASAHI (Ketahanan terhadap Penguapan Tekstil - “ketahanan material terhadap penguapan”). Semakin rendah nilai RET, semakin tinggi kemampuan bernapas membran atau bahan lain yang diuji.
- RET 0-6 - sangat bernapas;
RET 6-13 - sangat bernapas; RET 13-20 - bernapas; RET lebih dari 20 - tidak dapat bernapas.
Peralatan untuk melaksanakan uji ISO-11092. Di sebelah kanan adalah ruangan dengan “pelat keringat”. Komputer diperlukan untuk memperoleh dan memproses hasil serta mengontrol prosedur pengujian © thermetrics.com
Di laboratorium Institut Hohenstein, yang bekerja sama dengan Gore-Tex, teknik ini dilengkapi dengan pengujian sampel pakaian asli oleh orang-orang di atas treadmill. Dalam hal ini, hasil tes pelat keringat disesuaikan dengan komentar penguji.
Menguji pakaian Gore-Tex di treadmill © goretex.com
Uji RET dengan jelas menggambarkan kinerja membran dalam kondisi nyata, namun juga merupakan uji yang paling mahal dan memakan waktu. Oleh karena itu, tidak semua perusahaan manufaktur pakaian yang aktif mampu membelinya. Pada saat yang sama, RET saat ini merupakan metode utama untuk menilai permeabilitas uap membran dari perusahaan Gore-Tex.
Teknik RET umumnya berkorelasi baik dengan hasil tes B-1. Dengan kata lain, membran yang menunjukkan kemampuan bernapas yang baik pada pengujian RET akan menunjukkan kemampuan bernapas yang baik pada pengujian cawan terbalik.
Sayangnya, tidak ada metode pengujian yang dapat menggantikan metode pengujian lainnya. Selain itu, hasilnya tidak selalu berkorelasi satu sama lain. Kita telah melihat bahwa proses penentuan permeabilitas uap suatu bahan dengan berbagai metode memiliki banyak perbedaan, simulasi kondisi yang berbeda bekerja.
Selain itu, beragam bahan membran bekerja berdasarkan prinsip yang berbeda. Misalnya, laminasi berpori memastikan aliran uap air yang relatif bebas melalui pori-pori mikroskopis yang ada dalam ketebalannya, dan membran tidak berpori mengangkut uap air ke permukaan depan seperti tinta - dengan bantuan rantai polimer hidrofilik dalam strukturnya. Sangat wajar jika satu pengujian dapat mensimulasikan kondisi yang menguntungkan untuk pengoperasian film membran tidak berpori, misalnya, ketika kelembapan berdekatan dengan permukaannya, dan pengujian lainnya - untuk film mikropori.
Secara keseluruhan, semua ini berarti bahwa praktis tidak ada gunanya membandingkan bahan satu sama lain berdasarkan data yang diperoleh dari metode pengujian yang berbeda. Juga tidak masuk akal untuk membandingkan permeabilitas uap dari membran yang berbeda jika metode pengujian untuk setidaknya salah satu membran tidak diketahui.
Apa itu kemampuan bernapas?
Pernafasan- kemampuan suatu material untuk melewatkan udara melalui dirinya sendiri di bawah pengaruh perbedaan tekanannya. Saat menjelaskan sifat-sifat pakaian, sinonim untuk istilah ini sering digunakan - "pernapasan", yaitu. seberapa tahan angin bahan tersebut.
Berbeda dengan metode untuk menilai permeabilitas uap, keseragaman relatif berlaku di bidang ini. Untuk menilai permeabilitas udara, digunakan uji Fraser, yang menentukan berapa banyak udara yang akan melewati material selama waktu kontrol. Laju aliran udara uji biasanya 30 mph, namun dapat bervariasi.
Satuan pengukurannya adalah kaki kubik udara yang melewati material dalam satu menit. Dilambangkan dengan singkatan CFM (kaki kubik per menit).
Semakin tinggi nilainya, semakin tinggi permeabilitas udara (“blowability”) material tersebut. Dengan demikian, membran tanpa pori menunjukkan “tahan angin” absolut - 0 CFM. Metode pengujian paling sering ditentukan oleh standar ASTM D737 atau ISO 9237, namun memberikan hasil yang sama.
Angka pasti CFM relatif jarang dipublikasikan oleh produsen tekstil dan pakaian jadi. Paling sering parameter ini digunakan untuk mengkarakterisasi sifat tahan angin dalam deskripsi berbagai bahan, dikembangkan dan digunakan dalam produksi pakaian SoftShell.
Baru-baru ini, produsen mulai lebih sering “mengingat” permeabilitas udara. Faktanya adalah, seiring dengan aliran udara, lebih banyak kelembapan yang menguap dari permukaan kulit kita, sehingga mengurangi risiko panas berlebih dan penumpukan kondensasi di bawah pakaian. Dengan demikian, membran Polartec Neoshell memiliki permeabilitas udara sedikit lebih besar dibandingkan membran berpori tradisional (0,5 CFM berbanding 0,1). Berkat ini, Polartec mampu mencapai pencapaian yang signifikan pekerjaan yang lebih baik materialnya dalam kondisi cuaca berangin dan pergerakan pengguna yang cepat. Semakin tinggi tekanan udara di luar, semakin baik Neoshell menghilangkan uap air dari tubuh karena pertukaran udara yang lebih besar. Pada saat yang sama, membran terus melindungi pengguna dari pendinginan angin, menghalangi sekitar 99% aliran udara. Ini ternyata cukup untuk menahan angin badai sekalipun, dan oleh karena itu Neoshell bahkan telah memproduksi tenda serbu satu lapis (contoh yang mencolok adalah tenda BASK Neoshell dan Big Agnes Shield 2).
Namun kemajuan tidak berhenti. Saat ini ada banyak penawaran lapisan tengah yang berinsulasi baik dengan kemampuan bernapas sebagian, yang juga dapat digunakan sebagai produk independen. Mereka menggunakan insulasi yang pada dasarnya baru - seperti Polartec Alpha, atau menggunakan insulasi volumetrik sintetis dengan tingkat migrasi serat yang sangat rendah, yang memungkinkan penggunaan kain “pernapasan” yang kurang padat. Jadi, jaket Sivera Gamayun menggunakan ClimaShield Apex, Patagonia NanoAir menggunakan insulasi dengan merek FullRange™, yang diproduksi oleh perusahaan Jepang Toray di bawah nama asli 3DeFX+. Insulasi identik digunakan pada jaket dan celana ski Mountain Force sebagai bagian dari teknologi “peregangan 12 arah” dan pakaian ski Kjus. Pernapasan yang relatif tinggi dari kain yang dilapisi insulasi ini memungkinkan terciptanya lapisan insulasi pada pakaian yang tidak akan mengganggu pembuangan kelembapan yang menguap dari permukaan kulit, membantu pengguna menghindari basah dan kepanasan. .
Pakaian SoftShell. Selanjutnya, produsen lain menciptakan sejumlah besar analog mereka, yang menyebabkan meluasnya penggunaan nilon yang tipis, relatif tahan lama, dan “dapat bernapas” dalam pakaian dan peralatan untuk olahraga dan aktivitas luar ruangan.
Dalam standar domestik, ketahanan permeabilitas uap ( ketahanan permeasi uap Rp, m2. h.Pa/mg) distandarisasi dalam Bab 6 “Ketahanan Permeabilitas Uap pada Struktur Penutup” SNiP II-3-79 (1998) “Rekayasa Panas Bangunan”.
Standar internasional untuk permeabilitas uap bahan bangunan diberikan dalam ISO TC 163/SC 2 dan ISO/FDIS 10456:2007(E) - 2007.
Indikator koefisien ketahanan terhadap permeabilitas uap ditentukan berdasarkan standar internasional ISO 12572 "Sifat termal bahan dan produk bangunan - Penentuan permeabilitas uap." Indikator permeabilitas uap menurut standar ISO internasional ditentukan di laboratorium pada sampel bahan bangunan yang sudah berumur (tidak baru saja dirilis). Permeabilitas uap ditentukan untuk bahan bangunan dalam keadaan kering dan basah.
SNiP domestik hanya menyediakan data perhitungan permeabilitas uap pada rasio massa kelembaban bahan w, % sama dengan nol.
Oleh karena itu, untuk memilih bahan bangunan berdasarkan permeabilitas uap pada konstruksi dacha lebih baik fokus pada standar internasional ISO, yang menentukan permeabilitas uap bahan bangunan “kering” dengan kadar air kurang dari 70% dan bahan bangunan “basah” dengan kadar air lebih dari 70%. Ingatlah bahwa ketika meninggalkan “pai” dinding yang dapat menyerap uap, permeabilitas uap bahan dari dalam ke luar tidak boleh berkurang, jika tidak maka “perendaman” akan terjadi secara bertahap. lapisan dalam bahan bangunan dan konduktivitas termalnya akan meningkat secara signifikan.
Permeabilitas uap bahan dari dalam ke luar rumah yang dipanaskan akan berkurang: SP 23-101-2004 Desain proteksi termal bangunan, pasal 8.8: Untuk memastikan kinerja yang lebih baik dalam struktur bangunan multi-lapis, lapisan dengan konduktivitas termal yang lebih besar dan ketahanan permeabilitas uap yang lebih besar daripada lapisan luar harus ditempatkan pada sisi yang hangat. Menurut T. Rogers (Rogers T.S. Desain perlindungan termal bangunan. / Diterjemahkan dari bahasa Inggris - Moskow: si, 1966) Lapisan individu dalam pagar multi-lapisan harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga permeabilitas uap setiap lapisan meningkat dari permukaan dalam ke luar Dengan susunan lapisan ini, uap air yang masuk ke pagar melalui permukaan bagian dalam dengan semakin mudahnya akan melewati seluruh sambungan pagar dan dikeluarkan dari pagar dari permukaan luar. Struktur penutup akan berfungsi normal jika, sesuai dengan prinsip yang disebutkan, permeabilitas uap pada lapisan luar setidaknya 5 kali lebih tinggi daripada permeabilitas uap pada lapisan dalam.
Mekanisme permeabilitas uap bahan bangunan:
Pada kelembaban relatif rendah, uap air dari atmosfer muncul dalam bentuk molekul uap air individu. Ketika kelembaban relatif meningkat, pori-pori bahan bangunan mulai terisi cairan dan mekanisme pembasahan dan penghisapan kapiler mulai bekerja. Ketika kelembaban suatu bahan bangunan meningkat, permeabilitas uapnya meningkat (koefisien ketahanan permeabilitas uap menurun).
Indikator permeabilitas uap untuk bahan bangunan “kering” menurut ISO/FDIS 10456:2007(E) berlaku untuk struktur internal bangunan yang dipanaskan. Indikator permeabilitas uap bahan bangunan “basah” berlaku untuk semua struktur eksternal dan struktur internal bangunan yang tidak dipanaskan atau rumah pedesaan dengan mode pemanasan variabel (sementara).
Semua orang tahu itu nyaman rezim suhu, dan, karenanya, iklim mikro yang menguntungkan di rumah sebagian besar dipastikan karena isolasi termal berkualitas tinggi. DI DALAM Akhir-akhir ini Ada banyak perdebatan tentang isolasi termal yang ideal dan karakteristik apa yang harus dimilikinya.
Ada sejumlah sifat isolasi termal, yang pentingnya tidak diragukan lagi: konduktivitas termal, kekuatan dan keramahan lingkungan. Jelas sekali bahwa isolasi termal yang efektif harus memiliki koefisien konduktivitas termal yang rendah, kuat dan tahan lama, serta tidak mengandung zat berbahaya bagi manusia dan lingkungan.
Namun, ada satu sifat isolasi termal yang menimbulkan banyak pertanyaan - permeabilitas uap. Apakah insulasi harus permeabel terhadap uap air? Permeabilitas uap rendah - apakah ini kelebihan atau kekurangan?
Poin pro dan kontra”
Para pendukung insulasi kapas memastikan bahwa permeabilitas uap yang tinggi merupakan nilai tambah yang pasti; insulasi yang dapat menyerap uap akan memungkinkan dinding rumah Anda untuk "bernafas", yang akan menciptakan iklim mikro yang menguntungkan di dalam ruangan bahkan tanpa adanya apapun. sistem tambahan ventilasi.
Penganut Penoplex dan analognya mengatakan: insulasi harus berfungsi seperti termos, dan bukan seperti “jaket berlapis” yang bocor. Dalam pembelaannya mereka memberikan argumen berikut:
1. Dinding sama sekali bukan “organ pernapasan” rumah. Mereka melakukan fungsi yang sangat berbeda - mereka melindungi rumah dari pengaruh lingkungan. Organ pernapasan untuk rumah adalah sistem ventilasi, dan juga, sebagian, jendela dan pintu.
Di banyak negara Eropa ventilasi suplai dan pembuangan dipasang di wajib di ruang hidup mana pun dan dianggap sebagai norma yang sama sistem terpusat pemanasan di negara kita.
2. Penetrasi uap air melalui dinding merupakan proses fisik alami. Namun pada saat yang sama, jumlah uap yang menembus di area perumahan dengan kondisi pengoperasian normal sangat kecil sehingga dapat diabaikan (dari 0,2 hingga 3% * tergantung ada/tidaknya sistem ventilasi dan efisiensinya).
* Pogorzelski J.A., Kasperkiewicz K. Perlindungan termal rumah multi panel dan hemat energi, topik perencanaan NF-34/00, (naskah), perpustakaan ITB.
Jadi, kita melihat bahwa permeabilitas uap yang tinggi tidak dapat menjadi keuntungan yang diperoleh ketika memilih bahan isolasi termal. Sekarang mari kita coba mencari tahu apakah properti ini dianggap merugikan?
Mengapa permeabilitas uap yang tinggi pada insulasi berbahaya?
DI DALAM waktu musim dingin tahun, pada suhu di bawah nol di luar rumah, titik embun (kondisi di mana uap air mencapai saturasi dan mengembun) harus berada dalam insulasi (busa polistiren yang diekstrusi diambil sebagai contoh).
Gambar 1 Titik embun pada pelat EPS di rumah dengan lapisan insulasi
Gambar 2 Titik embun pada pelat EPS pada rumah tipe rangka
Ternyata jika insulasi termal memiliki permeabilitas uap yang tinggi, maka kondensasi dapat menumpuk di dalamnya. Sekarang mari kita cari tahu mengapa kondensasi pada isolasi berbahaya?
Pertama, Ketika kondensasi terbentuk di isolasi, itu menjadi lembab. Oleh karena itu, jumlahnya menurun karakteristik isolasi termal dan sebaliknya, konduktivitas termal meningkat. Dengan demikian, insulasi mulai melakukan fungsi sebaliknya - menghilangkan panas dari ruangan.
Pakar ternama di bidang termofisika, Doktor Ilmu Teknik, Profesor, K.F. Fokin menyimpulkan: “Para ahli kebersihan memandang kemampuan selungkup untuk bernapas sebagai hal yang penting kualitas positif, menyediakan ventilasi alami pada ruangan. Namun dari sudut pandang teknis termal, permeabilitas udara pagar lebih mungkin terjadi kualitas negatif, karena di musim dingin, infiltrasi (pergerakan udara dari dalam ke luar) menyebabkan kehilangan panas tambahan dari pagar dan pendinginan ruangan, dan eksfiltrasi (pergerakan udara dari luar ke dalam) dapat berdampak buruk pada rezim kelembapan pagar luar, sehingga mendorong kondensasi kelembapan. .”
Selain itu, SP 23-02-2003 “Perlindungan termal bangunan” bagian No. 8 menyatakan bahwa permeabilitas udara selubung bangunan untuk bangunan tempat tinggal tidak boleh lebih dari 0,5 kg/(m²∙h).
Kedua, karena pembasahan, isolator panas menjadi lebih berat. Jika kita berurusan dengan insulasi kapas, maka insulasi tersebut akan melorot dan jembatan dingin akan terbentuk. Selain itu, beban menyala struktur bantalan. Setelah beberapa siklus: embun beku - mencair, isolasi tersebut mulai memburuk. Untuk melindungi insulasi yang dapat menyerap kelembapan agar tidak basah, insulasi ditutup dengan film khusus. Sebuah paradoks muncul: insulasi bernafas, tetapi memerlukan perlindungan dengan polietilen atau membran khusus, yang meniadakan semua "pernapasan" nya.
Baik polietilen maupun membran tidak memungkinkan molekul air masuk ke dalam isolasi. Dari pelajaran fisika sekolah kita mengetahui bahwa molekul udara (nitrogen, oksigen, karbon dioksida) lebih besar dari molekul air. Oleh karena itu, udara juga tidak dapat melewatinya film pelindung. Hasilnya, kami mendapatkan ruangan dengan insulasi yang dapat bernapas, tetapi ditutupi dengan film kedap udara - semacam rumah kaca polietilen.
Baru-baru ini, berbagai sistem insulasi eksternal semakin banyak digunakan dalam konstruksi: tipe “basah”; fasad berventilasi; diubah pasangan bata yang baik dll. Kesamaan dari semuanya adalah bahwa mereka adalah struktur penutup berlapis-lapis. Dan untuk struktur berlapis-lapis pertanyaan permeabilitas uap lapisan, perpindahan kelembaban, kuantifikasi kondensat yang jatuh merupakan isu yang sangat penting.
Sayangnya, seperti yang diperlihatkan oleh praktik, baik desainer maupun arsitek tidak terlalu memperhatikan masalah ini.
Kami telah mencatat bahwa pasar konstruksi Rusia terlalu jenuh dengan bahan impor. Ya, tentu saja, hukum fisika konstruksi adalah sama dan beroperasi dengan cara yang sama, misalnya di Rusia dan Jerman, tetapi metode pendekatan dan kerangka peraturan seringkali sangat berbeda.
Mari kita jelaskan hal ini dengan menggunakan contoh permeabilitas uap. DIN 52615 memperkenalkan konsep permeabilitas uap melalui koefisien permeabilitas uap μ dan celah setara udara s d .
Jika kita membandingkan permeabilitas uap suatu lapisan udara setebal 1 m dengan permeabilitas uap suatu lapisan bahan yang tebalnya sama, maka diperoleh koefisien permeabilitas uap.
μ DIN (tanpa dimensi) = permeabilitas uap udara/permeabilitas uap material
Bandingkan konsep koefisien permeabilitas uap μ SNiP di Rusia diperkenalkan melalui SNiP II-3-79* "Rekayasa Panas Konstruksi", memiliki dimensi mg/(m*h*Pa) dan mencirikan jumlah uap air dalam mg yang melewati satu meter ketebalan bahan tertentu dalam satu jam pada perbedaan tekanan 1 Pa.
Setiap lapisan material dalam struktur memiliki ketebalan akhirnya masing-masing D, m Jelasnya, jumlah uap air yang melewati lapisan ini akan semakin sedikit, semakin besar ketebalannya. Jika Anda mengalikannya μ DIN Dan D, maka kita mendapatkan apa yang disebut celah setara udara atau ketebalan setara lapisan udara yang tersebar s d
s d = μ DIN * d[M]
Jadi, menurut DIN 52615, s d mencirikan ketebalan lapisan udara [m], yang memiliki permeabilitas uap yang sama dengan lapisan dengan ketebalan material tertentu D[m] dan koefisien permeabilitas uap μ DIN. Ketahanan terhadap perembesan uap 1/Δ didefinisikan sebagai
1/Δ= μ DIN * d / δ masuk[(m² * jam * Pa) / mg],
Di mana di- Koefisien permeabilitas uap udara.
SNiP II-3-79* "Rekayasa Panas Konstruksi" menentukan ketahanan perembesan uap RP Bagaimana
R P = δ / μ SNiP[(m² * jam * Pa) / mg],
Di mana δ - ketebalan lapisan, m.
Bandingkan, menurut DIN dan SNiP, ketahanan permeabilitas uap, masing-masing, 1/Δ Dan RP mempunyai dimensi yang sama.
Kami yakin pembaca kami sudah memahami bahwa persoalan menghubungkan indikator kuantitatif koefisien permeabilitas uap menurut DIN dan SNiP terletak pada penentuan permeabilitas uap udara. di.
Menurut DIN 52615, permeabilitas uap udara didefinisikan sebagai
δ dalam =0,083 / (R 0 * T) * (p 0 / P) * (T / 273) 1,81,
Di mana R0- konstanta gas uap air sama dengan 462 N*m/(kg*K);
T- suhu dalam ruangan, K;
hal 0- tekanan udara rata-rata dalam ruangan, hPa;
P - Tekanan atmosfer dalam kondisi normal sebesar 1013,25 hPa.
Tanpa mendalami teorinya, kami perhatikan kuantitasnya di sedikit bergantung pada suhu dan dapat dengan akurasi yang cukup pada perhitungan praktis diperlakukan sebagai konstanta yang sama dengan 0,625 mg/(m*h*Pa).
Kemudian jika permeabilitas uap diketahui μ DIN mudah untuk dikunjungi μ SNiP, yaitu. μ SNiP = 0,625/ μ DIN
Di atas kita telah mencatat pentingnya masalah permeabilitas uap untuk struktur multilayer. Yang tidak kalah pentingnya, dari sudut pandang fisika bangunan, adalah masalah urutan lapisan, khususnya posisi insulasi.
Jika kita mempertimbangkan kemungkinan distribusi suhu T, tekanan uap jenuh Rn dan tekanan uap tak jenuh (nyata). hal melalui ketebalan struktur penutup, maka dari sudut pandang proses difusi uap air, urutan lapisan yang paling disukai adalah yang ketahanan terhadap perpindahan panas berkurang, dan ketahanan terhadap perembesan uap meningkat dari luar ke luar. bagian dalam.
Pelanggaran terhadap kondisi ini, bahkan tanpa perhitungan, menunjukkan kemungkinan terjadinya kondensasi pada bagian struktur penutup (Gbr. A1).
Beras. P1
Perhatikan bahwa susunan lapisan bahan yang berbeda tidak mempengaruhi nilai ketahanan termal keseluruhan, namun difusi uap air, kemungkinan dan lokasi kondensasi menentukan lokasi insulasi pada permukaan luar dinding penahan beban. .
Perhitungan ketahanan permeabilitas uap dan pemeriksaan kemungkinan kehilangan kondensasi harus dilakukan sesuai dengan SNiP II-3-79* “Rekayasa Panas Konstruksi”.
Baru-baru ini kami harus menghadapi kenyataan bahwa desainer kami diberikan perhitungan yang dilakukan menggunakan metode komputer asing. Mari kita ungkapkan sudut pandang kita.
· Perhitungan seperti itu jelas tidak mempunyai kekuatan hukum.
· Metode ini dirancang untuk suhu musim dingin yang lebih tinggi. Oleh karena itu, metode “Bautherm” Jerman tidak lagi berfungsi pada suhu di bawah -20 °C.
· Banyak karakteristik penting sebagai kondisi awal tidak terkait dengan kerangka peraturan kami. Dengan demikian, koefisien konduktivitas termal untuk bahan insulasi diberikan dalam keadaan kering, dan menurut SNiP II-3-79* “Rekayasa Panas Bangunan” harus diambil dalam kondisi kelembaban serapan untuk zona operasi A dan B.
· Keseimbangan perolehan dan kehilangan kelembapan dihitung untuk kondisi iklim yang sangat berbeda.
Jelas jumlahnya bulan-bulan musim dingin Dengan suhu negatif untuk Jerman dan, katakanlah, untuk Siberia sangatlah berbeda.