8(918)434-32-63
г. Краснодар
8(918)485-42-63
г. Анапа
Печи в Краснодаре

Вентиляция бани

Вентиляция бани подразделяется на общеобменную и консервирующую. Консервирующей вентиляцией мы называем сушку бани после водных процедур. Если в ванной и душевой основную сложность представляет сушка полотенец и напольных ковриков, то в банях наиболее трудно сушить древесину, особенно на полах и в щелях.
Сушка банных, ванных и душевых помещений производится аэродинамическими методами - сухой вентиляционный воздух поступает в зону увлажненных материалов, испаряя воду. Пары воды поступают в воздух. Через вытяжную вентиляцию удаляется увлажненный воздух и поступает свежий. Таким образом, технологический процесс сушки включает в себя несколько стадий и далеко не прост.

Сразу оговоримся, что если рассматривать проблему широко, то следует говорить не о сушке, а о нормализации древесины. Дело в том, что в сухих высокотемпературных саунах древесина порой не намокает, а, наоборот, пересушивается, а после окончания банной процедуры вновь увлажняется за счет равновесной гигроскопичности. В паровых и влажных банях намокшую древесину надо сушить тоже отнюдь не до абсолютно сухого состояния, а до определенного уровня влажности. То есть консервирующая вентиляция - не просто сушка древесины, а сушка с учетом конкретного банного процесса, особенностей древесины, ее возможной заболеваемости и возможных последствий пересушивания (коробления, растрескивания) и недосушивания (гниения).

Увлажнили - высушим

При всех своих достоинствах древесина обладает и многими недостатками, что делает ее проблемным материалом для бань. Пожароопасность, низкая гигиеничность и свойство быстро сгнивать - вот основные особенности на


туральной древесины, которые в свое время поставили крест на перспективе использования дерева в городских общественных банях гигиенического назначения.


В индивидуальных же банях древесина продолжает использоваться в периодическом (эпизодическом) режиме с обязательной последующей сушкой, несмотря на возможную химическую обработку древесины.


Влажная древесина подвержена всем трем видам биологического разрушения - за счет бактерий, грибов и насекомых, а сухая только за счет насекомых. Если гниль древесины слизистая с неприятным запахом - это скорее всего бактериальная гниль. Если на древесине образуются налеты, окрасы (пятна инородной окраски), плесень с земляным запахом это наверняка микроскопические грибы (грибки, микромицеты). Бактерии и микромицеты не так уж опасны для загородных индивидуальных бань, которые и с окрасами простоят многие годы. Но для представительских и квартирных бань микромицеты - это бич номер один, поскольку портят внешний вид отделки. Но самыми опасными для бань являются макромицеты - крупные, самые настоящие грибы с характерными плодовыми шляпками, живущие прямо на древесине (как опята, трутовики, губки). Многие дачники, с удивлением заметив в своей бане торчащие из пола бурые веерообразные шляпки грибов, в лучшем случае лишь соскоблят их и смажут место произрастания купоросом или хромпиком, не догадываясь, что эти шляпки являются лишь плодовыми телами домового дереворазрушающего гриба. Сам же гриб скрыт в полу, стенах, фундаменте (и в дереве, и в кирпиче) в виде системы ветвящихся нитей (одиночных ГИФ - шнуров-тяжей диаметром до 1 см), образующих грибницу размером несколько метров, так что остановить развитие гриба можно только антисептической обработкой больших площадей. Нормальная температура для развития домовых грибов 8 - 37°С, относительная влажность древесины 25 - 70%. В оптимальных условиях гриб уничтожает баню в один сезон, образуя бурую трещиноватую гниль, которая распадается на крупные призматические куски, легко растирающиеся в порошок.


Считается, что развитие домового гриба приостанавливается при относительной влажности древесины порядка 18% и ниже. Рассматривая с этой точки зрения кривые гигроскопичности древесины, можно сделать несколько заключений. Во-первых, для поддержания влажности древесины 18% и ниже при всех температурах развития грибов (5 -40°С) требуется относительная влажность воздуха не выше 80%. В противном случае даже абсолютно сухая (но не обработанная водоотталкивающими составами) древесина увлажнится сверх этого уровня сама собой (без контакта с комнатной водой) за счет поглощения влаги из воздуха. Так что в тропических странах проблем с древесиной больше, чем на севере. Во-вторых, рассматривая кривые гигроскопичности древесины в иных координатах (рис.1), можно отметить, что древесина, сколь угодно сильно увлажняющаяся при температуре 30°С и абсолютной влажности воздуха выше 0,03 кг/м3 (то есть при расчетной относительной влажности воздуха 100% и выше относительно температуры древесины), высыхает при температуре 40°С до влажности 11% (и только до 11% !), а при температуре 80°С до влажности 2,5% (и только до 2,5%!). Все это крайне необычно: непористые материалы в этих условиях высохли бы совсем. Для мрамора, металла и пластика возможны лишь два состояния: когда на них есть вода (и не важно сколько) и когда на них нет воды вообще.



Рис. 1. Диаграмма

В связи с этим напомним, как увлажняется сухая древесина. Если плеснуть воду на деревянную доску, она постепенно впитается в глубь древесины: сначала в межклеточные пространства (сосуды, поры между волокнами), потом в густые (высохшие) полости клеток, затем в стенки клеток. Все эти поры представляют собой капилляры со смачивающимися стенками. Ввиду образовании вогнутых менисков водных поверхностей давление насыщенного пара над водой внутри древесины меньше, чем над водой, разлитой по поверхности. Поэтому не только вода, двигаясь по смачивающимся поверхностям, но и ее пары устремляются в капилляры (межклеточные и клеточные), увлажняются (а потом высыхают быстро). Вода в них называется свободной, ее содержание в древесине может достигать 200%. Мелкие капилляры (в стенках клеток) увлажняются (а потом высыхают) медленно, вода в них называется связанной (гигроскопической), ее содержание в древесине достигает до 30% (именно она представлена на рис. 1). Таким образом, «сухая» с виду доска без капель воды может содержать 100% и больше влаги, причем эта влага при сушке извлекается из древесины в виде водяных паров и может увлажнять воздух. Этот эффект используется не только при сушке бани, он применяется и для создания конденсационного климатического режима в русской паровой бане, когда за счет высокой относительной влажности воздуха у потолка (например, при поддаче воды на раскаленные камни) сначала увлажняется потолок (желательно бревенчатый массивный). Затем, в периоды между поддачами, создается высокая абсолютная влажность у потолка - выше 0,05 кг/м3. Металлический потолок в этих условиях не просто бы «закапал», не удерживая в себе влагу, он мог бы создавать лишь вполне определенную относительную влажность воздуха у своей поверхности, равную 100%. Деревянный же потолок (как и любой пористый) в принципе может создавать лишь вполне определенную относительную влажность воздуха у своей поверхности, причем при фиксированной влажности древесины (за счет массивности стен, например) относительная влажность воздуха не только у потолка, но и в помещении может поддерживаться также практически постоянной вне зависимости от того, как в помещении меняется температура. Эффект стабилизации относительной влажности воздуха в деревянных жилых домах (в кирпичных и оштукатуренных тоже) связывают в быту со свойством древесины «дышать», забирать из воздуха и отдавать в воздух влагу в виде паров воды. Так что пластиковая баня и баня из дерева даже с одним и тем же парогенератором дают различные климатические условия. Действительно, представим себе, что сауна стоит совсем сухая при температуре 20°С и при нормальной относительной влажности воздуха 60% (то есть при абсолютной влажности воздуха 0,01 кг/м3). В соответствии с рис. 1 относительная влажность древесины в этих условиях составляет 12%. Теперь гипотетически прогреем эту сауну (без вентиляции и без увлажнения) до температуры 70°С. Жирная пунктирная горизонтальная стрелка на рис. 1 показывает, что абсолютная влажность воздуха в сауне подскакивает до 0,14 кг/м3, впору париться с веником! Откуда взялась вода! Древесина стала сохнуть и увлажнила воздух. Кстати, именно выходящие из древесины водяные пары «тянут» за собой «запахи дерева», столь ценимые в квартирных саунах. Это явление служит еще одной дополнительной причиной необходимости вентилировать даже сухие квартирные сауны, дабы они не стали неожиданно для вас паровыми. И если сауну во время прогрева вентилировать свежим воздухом той же абсолютной влажности 0,01 кг/м3, то воздух в бане будет сохраняться сухим, а влажность древесины в бане будет уменьшаться и рано или поздно снизится до 1% (см. вертикальную жирную пунктирную стрелку на рис. 1), то есть, как говорят в быту, доски «рассохнутся». А потом, после окончания банной процедуры, вновь увлажнятся за счет сорбции влаги воздуха до влажности 12%. Говоря языком метеорологов, «древесина пытается держать (сохранять) постоянной относительную влажность воздуха». Действительно, в рассмотренной выше деревянной бане древесина «держала» относительную влажность воздуха в бане на уровне 60%, что может быть достигнуто в условиях подъема температуры только увлажнением воздуха древесиной. Ничего подобного в пластиковой бане быть не может: при ее нагреве абсолютная влажность воздуха остается постоянной, а относительная влажность падает. Именно стекло, листовой металл и пластик являются идеальными материалами для сухих физиотерапевтических и квартирных саун. А уж если использовать древесину, то только тонкую, специально обработанную для предотвращения гигроскопического втягивания влаги из воздуха. Повальное увлечение декоративной деревянной отделкой бань (не всегда оправданное) приводит к тому, что даже банные гигрометры порой выполняются в деревянных корпусах (!), «держащих» относительную влажность внутри себя постоянной вне зависимости от температуры и истинной влажности воздуха в бане. Кстати, напомним, что измерительная нить гигрометра, расположенная внутри корпуса, при увлажнении растягивается (как обычная шерстяная нить) и тем самым показывает, насколько она увлажнилась. А увлажняется она гигроскопически (в силу своей пористости) по тем же самым законам, что и древесина. То есть нить увлажняется и удлиняется в основном лишь при изменении относительной влажности воздуха. На этом и основан принцип действия гигрометров с натуральной нитью. Кстати, и волокна древесины растягиваются и сжимаются только при изменении относительной влажности воздуха. В деревенском быту хорошо известны простейшие, но весьма точные «гигрометры» в виде тонкой ошкуренной и высушенной раздваивающейся деревянной ветки. Толстый ус (основная ветвь толщиной порядка 1 см) обрезается в 10 см выше и ниже развилки и вертикально прибивается к стене (бани, дома, погреба). Тонкий ус (побег толщиной порядка 0,3 см и длиной 0,5 м) направляется вверх параллельно стене. В сухую погоду длинный тонкий ус ветки клонится, отходит от толстого («оттопыривается» с увеличением острого угла развилки), а если прошел дождь -приближается к толстому. Если имеется аттестованный промышленный гигрометр, то этот самодельный гигрометр можно отградуировать метками на стене напротив месторасположения кончика тонкого уса при различных относительных влажностях воздуха. Принцип действия такого гигрометра заключается в том, что при высушивании нижележащие волокна древесины основной ветви укорачиваются и тянут побег вниз (от ствола основной ветви).


Таким образом, процессы увлажнения и высушивания древесины происходят в бане не только на полах за счет компактной воды и связаны не только с банными процедурами. Если древесина может увлажняться как компактной водой, так и водяным паром, то высушиваться она может только путем удаления из нее водяных паров. Процесс высушивания происходит в несколько стадий. Сначала испаряется вода на поверхности древесины, потом свободная вода в крупных капиллярах межклеточных и внутриклеточных пространств, затем вода в мелких капиллярах клеточных стенок. Последнее, как мы установили выше, определяет гигроскопическую влажность древесины, существующую и изменяющуюся даже в сухой нетопленой бане. Поэтому высушивание клеточных стенок можно контролировать реально в тепличных условиях сухих встроенных саун, хотя связанная вода в принципе может поддерживать процессы гниения древесины, особенно, как мы отмечали, в теплых и влажных климатических условиях.


Поэтапный процесс высушивания характерен и для других пористых материалов, в том числе и кирпича, штукатурки и грунтов (земли). Их высушивание также важно для бани, если они входят в ее состав. В связи с этим напомним основополагающий, хотя и относящийся лишь косвенно к теме статьи, вопрос о механической деформации пористых тел при первичном удалении из них связанной воды. Известно, что коробление и растрескивание свежесрубленной древесины происходит в процессе сушки в основном в последний заключительный этап при удалении гигроскопической влаги из стенок клеток. Если при первичной сушке доску прибить или зажать в тиски, то она сохранит приданную ей форму (например, дуги), причем тем лучше, чем лучше просушивается древесина. В условиях первичной естественной атмосферной сушки при 20 - 30°С древесина высушивается лишь до влажности 10 -15% (после 2-3-х лет сушки), а при каменной высокотемпературной сушке при 100 - 150°С (в том числе и в бане) может быть высушена до влажности 1 — 2 96. При столь значительном обезвоживании, тем более в условиях высоких температур, в стенках клеток происходят необратимые изменения, и древесина фактически перестает быть древесиной и начинает проявлять свойства неживого материала. Аналогично и глина, замоченная в воде, при сушке и термообработке сначала теряет пластичность, потом растрескивается, а затем становится кирпичом, в дальнейшем не меняющим своей формы и свойств при контактах с водой, Особенно хорошие результаты достигаются при первичной сушке древесины перегретым водяным паром, а также погружением в горячий безводный теплоноситель (парафин, нефтепродукты).


Механизм первичной сушки свежесрубленной древесины отличается тем, что стенки ее клеток еще не разрушены, паро- и водопроницаемость мембран низкая и древесина сохнет долго, деформируясь в ходе разрушения целостности мембран клеточных стенок (а они, собственно, и представляют собой древесину - совокупность целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы). В ходе последующих сушек древесина сохнет быстрей и ведет себя уже как «неживая», поскольку клеточные стенки уже порвались. Вместе с тем сухая древесина как пористый материал обладает специфическими особенностями, отличающими ее от других материалов, в частности, анизотропностью свойств, вторичным короблением и т. п.


Динамика сушки

Вода, разлитая на поверхности древесины, испаряется точно так же, как вода, налитая в ванну или бассейн. Напомним, что существует два противоположных режима испарения - кинетический и диффузионный. В кинетическом режиме наиболее быстрые молекулы, преодолевая энергетический барьер, равный скрытой теплоте испарения (конденсации) 539 кал./г, вылетают с поверхности компактной (жидкой) воды и безвозвратно удаляются. Кинетический режим реализуется при испарении в вакууме. Ввиду высокой скорости первичного акта парообразования (вылета молекул воды с поверхности компактной воды), составляющей при банных температурах тысячи килограммов воды в час с 1 м2, происходит сильное охлаждение воды (так как в ней остаются только медленные молекулы) вплоть до превращения ее в лед, что используется при сублимационной сушке в промышленности. В диффузионном режиме первичный акт парообразования остается тем же и столь же сильно зависит от температуры. Но вылетающие молекулы воды попадают в воздух (смесь молекул азота и кислорода) и в результате частых соударений лишь очень медленно удаляются (диффундируют) от поверхности воды, испытывая сильное сопротивление со стороны воздушной среды. В результате подавляющее число вылетевших молекул вновь «влетает» в воду (конденсируется). Таким образом, в диффузионном режиме тонны воды превращаются в пар и тотчас конденсируются (что нами никак не ощущается), и лишь очень небольшое количество воды (килограммы) полностью испаряется. Именно этот диффузионный режим испарения имеет место в бане: и при испарении пота с тела человека, и при испарении воды с полки. Становится ясным, что если концентрация молекул водяного пара всюду в бане равна (в том числе и у поверхности тела человека), то никакие процессы испарения невозможны (хомотермальный режим). Но в то же время становится ясным, что если в бане одновременно испаряются и конденсируются тонны воды в час, то можно предположить, что это должно когда-то проявиться. Действительно, если воздух в бане осушать, то скорость испарения воды станет увеличиваться. Если же поверхность воды обдувать осушенным воздухом, то скорость испарения еще больше возрастет, поскольку потоком воздуха удаляются те молекулы водяного пара, которые раньше конденсировались. Для ориентировки укажем, что при относительной влажности воздуха 5096 скорость испарения воды при температуре 30°С составляет примерно 0,1 кг/м2/ час. При движении воздуха со скоростью 1 м/с скорость испарения увеличивается примерно вдвое, однако следует отметить, что скорость воздуха в помещении всегда много больше, чем непосредственно над поверхностью воды, и всякие количественные показатели являются крайне ориентировочными. Для оценок можно пользоваться экспериментальными формулами для бассейнов. Во всяком случае, характерная скорость сушки полов в банях 0,1-1 мм/час (0,1-1 кг/м2/час) увеличивается при повышении температуры полов и при понижении температуры воздуха (то есть при уменьшении абсолютной влажности воздуха). Так, например, в открытых бассейнах при постоянной температуре воды испарение максимально вовсе не днем, а ночью в холодном воздухе, а также зимой. Днем же в жаркую погоду испарение может прекращаться, даже может наблюдаться конденсация водяных паров из воздуха на поверхность бассейна, точно так же, как конденсируется вода на кожу человека в паровой бане конденсационного типа в режиме выше хомотермальной. Для любого бассейна с определенной температурой воды, любого пола, стены и потолка в каждой бане существует своя «хомо-термальная» кривая, разделяющая режимы испарения воды и конденсации водяных паров, суммирующая в себе вышеназванные процессы испарения и конденсации на поверхности воды. Назовем ее условно конденсационной. На языке конденсационных кривых сушка выглядит следующим образом. На рис. 2 приведены конденсационные кривые для пола с температурой 20°С (кривая 1) и для потолка паровой бани с температурой 40°С (кривая 2). Режимы ниже кривой соответствуют испарению воды, режимы выше кривой - конденсации водяных паров на поверхность заданной температуры. Таким образом, если в бане воздух имеет температуру 40°С и относительную влажность 6096 (причем безразлично, неподвижен ли воздух в бане, циркулирует ли или поступает снаружи в виде вентиляции), то в этом режиме (точка 3) происходит сушка потолка и увлажнение пола. Иными словами, воздух с такими параметрами переносит воду с потолка на пол, но даже если бы потолок был сухим, то пол все равно забирал бы влагу из воздуха, то есть высушивал его (в данном случае до относительной влажности 40%). Пол можно высушить лишь в том случае, если уменьшить либо температуру воздуха, либо его относительную влажность, а лучше и то, и другое так, чтобы характеристики воздуха располагались ниже кривой 1, например, если реализуется режим, отвечающий точке 4. Факт возможного движения воздуха (обдув пола) не меняет качественную картину, а лишь влияет на скорость испарения или конденсации. Кстати, именно этот механизм работает при катастрофическом увлажнении подполий жилого строения, к которому пристроена баня с протекающими полами. Теплый влажный воздух от сливаемой на землю горячей воды распространяется на большие расстояния и выделяет конденсат на холодных черных полах и фундаменте всего жилого дома.

 

Рисунок 2. Диаграмма

Главный вывод заключается в том, что консервирующая вентиляция - это не просто смена воздуха в помещении сырой бани. Необходимо подавать воздух как можно с более низкой температурой и относительной влажностью, а точнее как можно с меньшей абсолютной влажностью. Кроме того, необходимо поддерживать высушиваемые поверхности как можно более теплыми, причем  чем  выше  абсолютная влажность воздуха, тем большую температуру должна иметь высушиваемая поверхность. Это значит, что надо греть не воздух, а пол бани, например, инфракрасным излучением. А если все же удается прогревать только воздух, то его надо осушать, как это делается в стиральных и посудомоечных машинах. Отметим, что рекомендуемые иногда методы сушки бани с выпуском горячего влажного воздуха через пол в подполье приводят только к дополнительному увлажнению холодных (а потому и наиболее проблемных) элементов бани. Лучше выпускать горячий влажный воздух через верхние продухи, в которых конденсация невозможна. Реально практически во всех банях для консервативной сушки интерьера используется общеобменная вентиляция.


При полном испарении воды с поверхности непористых материалов сушку можно считать законченной. Но когда мы имеем дело с древесиной, то необходимо удалить еще и внутреннюю воду. Если древесина обработана водоотталкивающими составами, то стенки пор не смачиваются водой, а значит, давление паров воды в порах больше, чем на поверхности древесины. Это приводит к «выпариванию» воды из пор на поверхность древесины в виде капель, которые затем вторично испаряются так, как было описано выше.


Вода, заполняющая поры со смачиваемыми стенками, в том числе непропитанной древесины, испаряется в диффузионном режиме, причем удаление пара крайне затруднено. Хотя древесина содержит 50 - 90% пустот, извилистость пор приводит к тому, что реальный путь удаления молекул воды может в несколько раз превышать характерные размеры (толщину) изделия из древесины. При этом возможные потоки воздуха, даже весьма незначительные, могут сильно влиять на скорость высушивания. «Продуваемость» материалов характеризуется параметром, называемым паропроницаемостью, равным, например, для минеральной ваты 8 - 17, для сосны вдоль волокон -10, сосны поперек волокон - 2, кирпича - 2, бетона - 1 в единицах 10"6 кг/м/сек/атм. Так, при характерных перепадах статического давления за счет ветра 104 атм. реальные значения скоростей высушивания пористых материалов толщиной 10 см при 20°С составляют менее 1г/м2/сутки для паро-изолирующих материалов (гидравлический бетон, асбоцемент, экструдированный пенополистирол), 1-20 г/м2/сутки для паро-проницаемых материалов (древесина, кирпич, штукатурка), более 20 г/м2/сутки для паропропускаемых материалов (минвата), более 1000 г/м2 в сутки для супердиффузионных материалов (перфорированные мембраны). Скорость высушивания растет с повышением роста температуры древесины, с уменьшением температуры и влажности продуваемого воздуха так же, как и в случае испарения воды с поверхности. Необходимый расход вентиляционного воздуха подбирается экспериментально в зависимости от степени увлажнения и времени года, но значительно большее влияние имеет температура внутренних элементов бани. Можно было бы продолжить анализ вопросов сушки древесины и рассмотреть наиболее разумные решения консервирующей вентиляции. Но нет смысла обманывать: многовековой опыт эксплуатации деревянных бань показывает, что как ни суши деревянные полы, все равно гарантий качества просушки нет, все равно они сгнивают. Действительно, если 1 м2 деревянного пола впитывает в себя условно 1 кг воды, то сушка его со скоростью 20 г/м2 продлится 50 суток. Поэтому древесину везде где можно (и не только в банях) прикрывают крышами, навесами, но она и в этом случае способна увлажнять-• ся конденсатом из воздуха (например, под железными крышами) и сгнивать (буреть, темнеть, выкрашиваться), особенно в плохо продуваемых местах. Наличие продухов, то есть отверстий и щелей размером более 3-5 мм, является непременным условием сохранности необогреваемых зон деревянных конструкций. Продухи размером менее 1-3 мм, наоборот, являются застойными, плохо продуваемыми зонами, влага из них испаряется медленно, что создает условия для быстрого гниения, особенно при контакте с паронепроницаемыми материалами, а тем более с постоянно увлажненными. Вопрос не о том, чтобы качественно высушивать древесину, а о том, как вообще устранить ее из бани или уменьшить ее намокание и снизить скорость гниения. Это характерно не только для древесины, но и для всех пористых минеральных материалов (кирпич, пенобетон, гипс) и ржавеющей стали. Никто ведь не делает полы из пенобетона и не прилагает потом неимоверные усилия по его сушке. Так и ржавеющую сталь красят, а не пытаются быстро высушить после каждого дождя. В современных банях всю древесину, которая может иметь контакт с водой, необходимо пропитывать водоотталкивающими составами (лучше под давлением, как это делается в случае железнодорожных шпал и судовых мачт), а сверху защищать водонепроницаемыми лакокрасочными покрытиями, а также укрытиями, не говоря уже о антисептической и противопожарной обработке. Древесина в бане - материал проблемный, и бытующее мнение, что баня только тем и хороша, что она деревянная и в ней не должно быть никакой «химии», абсолютно беспочвенно. Конечно, в условиях встроенной потешной сауны, эксплуатируемой в тепличной обстановке квартирного коридора, непропитанная древесина допустима даже на полах, но и там только в виде съемной просушиваемой решетки.


ПАРОИЗОЛЯЦИЯ ПОТОЛКОВ

Методически более сложным является вопрос о вентиляции древесины верхних частей стен и потолка. Задача консервирующей вентиляции и здесь заключается в подаче сухого воздуха в увлажненные зоны для их просушки. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо уточнять, что и как может увлажняться, и уже потом решать, куда и каким образом подавать вентиляционный воздух.


Потолок (вернее, потолочное перекрытие) может увлажняться осадками при аварийных протечках кровли и при конденсации пара. Раньше преобладающим было увлажнение за счет тривиальных протечек, поскольку до XIX века в городах и до XX века в деревнях никаких банных крыш, кроме деревянных (тес, щела-дранка), соломенных и Камышевых, не было. Бревенчатые стены и потолки при неисправности кровли могли под дождем впитывать сотни литров воды. Поэтому ни о какой возможности их периодического просушивания после постоянных протечек говорить не приходилось, хотя сама деревянная кровля работала именно в этом режиме постоянного увлажнения и просушки (вследствие чего деревянная кровля делалась тоньше, чтобы меньше намокала). Задача была простой: не допускать протечек, но если они случайно и возникали, то стены и потолок нужно было рано или поздно, но обязательно просушить. Это достигалось постоянным проветриванием чердачного пространства, организацией где только можно продухов, зазоров и щелей в бревенчатых и дощатых конструкциях, то есть использовались те же приемы, что и при естественной сушке дров в поленицах, но, конечно, с сохранением теплоизолирующей способности стен и потолка.


В настоящее время индивидуальные застройщики не относятся к протечкам всерьез, уповая на надежность стальных и шиферных крыш, хотя вопрос остается серьезным, а последствия - самыми опасными. Так что же такое случилось, в результате чего все вокруг стали говорить о непременной необходимости пароизоляции стен и потолков бани как о самом главном? Ведь раньше веками в бревенчатых черных, а потом и в белых паровых банях ни о какой пароизоляции не знали, а увлажнения паром настолько незначительны по сравнению с протечками, что создать надолго опасный уровень влажности древесины выше 18 процентов не могут (тем более в сухих встроенных саунах).


Сразу отметим, что вопрос о парозащите древесины и утеплителей впервые возник в банях в связи с появлением в быту мягких гидроизолирующих кровельных материалов (используемых к тому же часто не по прямому назначению), причем опасные уровни увлажнения древесины приобрели исключительно локальный продолжительный характер. Однако прежде чем перейти к этому вопросу, рассмотрим общие особенности увлажнения древесины конденсирующимся паром.



Обычно в литературе процесс увлажнения описывают кратко и упрощенно:     влажный     воздух фильтруется через пористую древесину изнутри наружу, и там, где температура древесины снижается до уровня точки росы влажного банного воздуха 40°С, происходит локальная конденсация пара и увлажнение древесины только в этой точке. На самом деле процесс более сложный. Во-первых, древесина   является   смачивающимся пористым материалом, поэтому выделяющийся конденсат впитывается  древесиной   и   по смачивающимся стенкам пор распределяется по большому объему древесины (эффект промокашки). Кстати, то л<е самое происходит и в других смачивающихся пористых материалах: кирпичных,  гипсовых,   пенобетонных. Во-вторых, древесина является непросто смачивающимся пористым материалом, она имеет и мелкопористую составляющую, обуславливающую гигроскопичность материала (способность впитывать пары воды из воздуха). Для таких материалов характерно отсутствие четкой точки конденсации. На рисунке 3 изображена еще раз перестроенная в иных координатах кривая равновесной гигроскопичности древесины в зависимости от температуры. Это фактически график влажности древесины по срезу стены бани, имеющей температуру внутренней поверхности стены - 100°С (справа) и температуру наружной поверхности стены - 0°С (слева), при условии движения влажного воздуха изнутри наружу (справа налево). Мы видим, что при влажности воздуха, например, 0,05 кг/м3 (точка росы 40°С) равновесная влажность древесины на внутренней стороне стены равна 2 процента, затем по мере углубления в стену влажность древесины плавно, но быстро повышается и по мере приближения к точке росы 40°С резко возрастает до бесконечности. Это означает начало конденсации в крупных порах, но вся вода из воздуха в этой точке росы отнюдь не выделяется. Несколько осушившись, воздух продолжает перемещаться влево, непрерывно и постепенно отдавая воду уже при новых пониженных точках росы (например при влажности 0,017 кг/м3. Таким образом, увлажняется довольно протяженная зона, причем находящаяся у внешней стороны стены, которая впоследствии высыхает с выделением водяных паров наружу, но которая отнюдь не прогревается горячим воздухом при сушке интерьера бани. Так что очень большое значение имеет не столько температура воздуха в бане при ее сушке, сколько сухость этого воздуха, а также направление движения воздуха, фильтрующегося через стенку.


Если материал стен не является мелкопористым (например, как минеральная вата, практически не имеющая капилляров) или если материал обработан внутри водоотталкивающим препаратом и не смачивается, то кривая влажности древесины преобразуется в вертикальную пунктирную прямую в точке росы 40°С, то есть при температурах выше точки росы такой негигроскопичный материал влагу из воздуха не поглощает вообще, а при температурах, равных точке росы и ниже, происходит постоянная конденсация влаги из воздуха точно так же, как описано выше. Однако в случае несмачиваемости внутренних поверхностей пористого материала выделившейся конденсат не может распределяться по большим объемам стен (то есть не может впитываться) и неизбежно накапливается в отдельных зонах, образуя в том числе и капли. При использовании минеральной ваты капли конденсата ручейками стекают на нижние элементы строительных конструкций, например, на деревянные балки, лаги, венцы, сильно увлажняя их. Во всяком случае, в паропроницаемых (воздухопроницаемых) стенах желательно делать вентиляционные каналы (продухи) в зонах вблизи точки росы, а также около несущих деревянных элементов. В частности, удачным решением является обивка сруба бани тесом (досками, вагонкой, сайдингом) внутри и снаружи так, чтобы зазор между досками и бревнами играл роль паровыводящих каналов (вентилирующего фасада).


Рисунок 3. Диаграмма

Само собой разумеется, всегда было стремление вообще не допускать попадания воды в стены.


Так, в частности, в каменных (кирпичных) городских банях стены годами оставались увлажненными, несмотря на вентиляцию. Поэтому внутренние поверхности стен, где только можно, защищались керамической плиткой, лакокрасочными покрытиями, натуральным камнем. Большое значение имело внедрение в быт дешевых мягких рулонных гидроизолирующих паронепроницаемых материалов, в том числе и кровельных (сначала - толя на основе древесного или каменноугольного дегтя, затем - рубероида и пергамина на основе битум-каучуковых мастик, синтетических полимерных пленок и металлической листовой фольги). Их широко стали применять в индивидуальных сельских банях сначала по назначению - как покрытие крыш, а затем и для защиты от дождя и ветра внешних сторон потолков и стен, особенно каркасных, утепленных неводостойкими материалами (мхом, бумагой, стружками, древесноволокнистыми плитами, арболитом, сеченой соломой, смачивающейся стекловатой). Вполне естественно желание прикрыть, например, слой стружки, лежащий сверху на потолке, чем-то непротекающим или обить дощатые стены бани снаружи рубероидом для защиты от ветра и дождя. В результате этого, стружки, которые раньше увлажнялись лишь при редких протечках, а при увлажнении под действием пара, проникающего из бани, тотчас просыхали, под слоем рубероида потеряли способность просыхать после любого увлажнения. Точнее, стружки под рубероидом могут высохнуть лишь при удалении влаги обратно в баню, что весьма затруднительно. Поэтому между стружкой и рубероидом необходимо сделать вентилируемый зазор (продух) или в рубероиде сделать проколы для вентиляции. Вместо рубероида были разработаны для этих целей специальные рулонные материалы, называемые ветрозащитными. Они не пропускают компактную воду (капли дождя) ввиду несмачиваемости и в то же время слегка пропускают воздух с парами воды за счет пористости или перфорирования, но защищают от порывов ветра. Следует отметить, что порывы ветра создают перепады давления до 10 ' атм., превышающие перепады давления за счет нагрева воздуха в бане 10 5 атм., поэтому напор ветра, безусловно играет основную роль для просушки стен. Именно эти напоры сберегаются ветрозащитными материалами, хотя воздух пропускается в весьма ограниченном количестве. Дело в том, что газодинамическое сопротивление ветрозащитного материала намного меньше газодинамического сопротивления защищаемой стены из бревен. Поэтому бревна практически «не ощущают» ветрозащитного материала. В то же время, если стена не из бревен, а из легко продуваемого утеплителя, то тут уж ветрозащита играет определяющую роль, ограничивая скорость воздушного потока через стену. Простейшей ветрозащитной является традиционная обивка стен вагонкой (досками), так что обивка может играть не только чисто декоративную и гигиеническую роль.


В то же время ветрозащитные материалы не могут полностью решить проблему увлажнения. Действительно, прикрыв ветрозащитным материалом стружку на потолке, мы будем уверены лишь в том, что случайная протечка крыши не увлажнит стружку, а если она все же увлажнится (любым образом), то все равно рано или поздно высохнет. Но если температура ветрозащитного слоя ниже точки росы, то на этом слое будет конденсироваться влага, которая в жидком состоянии пройти через ветрозащиту не может. Поскольку влага поступает к ветрозащитному материалу в виде пара в потоке воздуха изнутри наружу, то целесообразно потолок с внутренней стороны защитить паро-изоляционным слоем (воздухонепроницаемой пленкой). Такая конструкция типа сэндвича с тремя слоями (ветрозащита - утеплитель - пароизоляция) является основой современных ограждающих конструкций. Общим техническим требованием является закладка пароизоляции в зоны с температурой выше точки росы. Если пароизоляция выполняется в виде облицовки стены (пластиковой, стальной, керамической), то вопросов по ее установке обычно не возникает. Но как быть, если паронепроницаемая пленка укладывается внутрь стен? Например, надо ли делать зазор между алюминиевой фольгой и декоративной вагонкой? Ответ прост: если там может оказаться компактная вода, то вентилируемый зазор необходим. Например, на потолке зазор сделать очень трудно. И если вы вскроете потолок паровой бани после нескольких лет эксплуатации, вы увидите, что там, где воды не было (в центре потолка), обратная (верхняя) сторона вагонки абсолютно свежая. А ближе к стенам, где могла быть вода, имеются темные пятна поврежденной древесины.


Пароизоляция предотвращает проникновение пара в стену, но при этом прекращает сквозной продув стен и, тем самым, затрудняет их просушку при протечке кровли. Поэтому, предотвратив проникновение пара, все же желательно восстановить возможность продува стены организацией продухов по наружной, а лучше и по внутренней стороне пароизоляции, хотя роль консервирующей вентиляции внутренней стороны может взять на себя общеобменная вентиляция помещения. При этом приточные и вытяжные отверстия продухов должны выходить на улицу или соседние с баней помещения (предбанник, тамбур). Для оценки необходимых размеров продухов рассмотрим бревенчатую баню объемом 10 м3 и площадью ограждающих конструкций 25 м2. Степень аварийного увлажнения примем равной 20 кг воды. Исходя из характерной паропроницаемости бревенчатых стен на уровне 20 г/м2-сутки продолжительность естественной сушки в диффузионном режиме при температурах стен 10 - 20°С не превысит 40 суток (величина достаточно большая). При наличии же пароизоляции бревен такая продолжительность сушки стен может быть достигнута при скорости вентиляции стен 1 м3/час, что существенно ниже скоростей вентиляции помещений бани - 10 м3/час и более. Такая скорость может быть обеспечена приточно-вытяжными отверстиями продухов между бревнами и пароизоляцией, суммарной площадью поперечного проходного сечения 10-50 см2, то есть фактически щелями (по всему периметру бани), шириной менее 1 мм, что обеспечивается неточностями механической обработки древесины и сборки конструкций.


В бревенчатых стенах древесина играет роль и ветрозащитного, и теплоизоляционного, и несущего материала. Современная же конструкция строительства, в том числе и многоэтажных зданий, подразумевает разработку изолирующих материалов узко специализированных функций и лишь иногда совмещенных функций. Так, например, гидроизолирующие, ветроизолирующие, пароизолирующие, теплоизолирующие материалы - это, как правило, совершенно различные материалы. В то же время пока не распространены, а порой и не разработаны, специализированные пленочные (рулонные) и трубчатые (шнуровые) влаговыводящие материалы, которые можно закладывать внутрь стен и которые, играя роль продухов, могли бы отводить из труднодоступных наиболее ответственных мест влагу в любом виде (в виде компактной воды или в виде пара). Именно эти дренажные материалы, видимо, станут в будущем основой прогрессивных решений по консервирующей вентиляции стен. Действительно, как высушить (или поддерживать сухими) массивные кирпичные, годами находящиеся во влажном состоянии, стены городских общественных бань, прачечных, бассейнов? Ни повышенные температуры бань, ни поддержание относительной влажности воздуха на уровне 40 - 60 процентов в прачечных и бассейнах не могут полностью обеспечить сухость стен, даже защищенных керамической плиткой. В последнее время стали широко использоваться пустотелые строительные материалы (щелевой кирпич и бетонные блоки с полостями, пеноматериалы), но эти пустоты в стенах надо как-то соединять между собой и замыкать на централизованные приточно-вытяжные устройства, регулирующие скорость консервирующей вентиляции в необходимых пределах. Эту роль и возьмут на себя новые вентилирующие материалы, в первую очередь в вентилируемых фасадах и кровлях.


Так или иначе, используя ультрасовременные, либо традиционные материалы и конструкции, необходимо предусмотреть продухи (вентиляционные каналы) во всех местах стен и потолков, где может появляться компактная вода. Поперечный размер продухов (щелей - 1 мм или отверстий диаметром 3 - 10 мм) не так уж важен, главное, чтобы продухи охватывали все проблемные части стен (особенно несущие конструкции) и вентилировались исключительно внешним воздухом под действием ветрового подпора. При большом размере продухов вентиляционные каналы желательно замыкать на локальные приточно-вытяжные отверстия, проходные сечения которых при необходимости можно регулировать. Совмещать приточновытяжную вентиляцию помещения бани с системой продухов стен не целесообразно ввиду возможного повышенного увлажнения стен влажным банным воздухом.

Похожие материалы:

Информация