Теплозащита стен. Рекомендаций по вентилируемым и невентилируемым фасадам

Как известно, Украина относится к странам с малыми энергетическими запасами, а в "наследство" от СССР получила здания с низкими теплозащитными свойствами. Цены на мировом рынке энергетических ресурсов стремительно растут, а их запасы истощаются. Этот процесс не остановить, но замедлить его можно внедрением энергоэффективных технологий, и в первую очередь, в сфере строительства. Энерго- и ресурсосбережение – генеральное направление технической политики в области строительства. В энергосбережении значительное внимание уделяется повышению теплозащиты наружных ограждающих конструкций зданий. Учитывая, что тема энергосбережения зданиями сегодня особенно актуальна и злободневна в нашей стране, мы не можем обойти ее стороной, и поэтому открываем новую рубрику "Энергосбережение", посвященную энергосбережению в сфере строительства.

Повышение теплозащитных качеств стеновых ограждающих конструкций заключается в увеличении их сопротивления теплопередаче до действующих нормативных значений. Это достигается путем использования теплоизоляционных материалов при разработке новых конструкций, а также путем утепления существующих стен теплоизоляционными материалами, которые, в свою очередь, должны защищаться от наружных воздействий защитно-декоративным слоем.

Для уменьшения неоправданно большого эксплуатационного энергопотребления зданий в строительной практике применяются разнообразные методы. Один из них – применение теплоизоляционных материалов.
К основным из них относятся:
- полимерные материалы (пенополистирол, пенополиуретан и др.);
- минераловатные и стекловолокнистые материалы (минераловатные маты, минераловатные плиты мягкие, полужесткие, жесткие и повышенной жесткости на различных связующих, плиты из стекловолокна и др.);
- пеностекло или газостекло;
- изделия из дерева и других органических материалов (плиты древесностружечные, фибролитовые, камышитовые и др.);
- ячеистые бетоны (перлитопластобетон, газо- и пенобетон и др.);
- легкие бетоны (перлитобетон, шлакобетон и др.);
- "теплые" растворы (цементоперлитовый, гипсоперлитовый, поризованный и т.д.), а также другие композиционные материалы и изделия из них.



В настоящее время наиболее эффективными при устройстве дополнительной теплоизоляции являются полимерные материалы (пенополистирол, пенополиуретан) и изделия из минеральной ваты и стекловолокна, обеспечивающие минимальную массу всей конструкции теплозащиты. Например, немецкая фирма KNAUF предлагает широкий выбор пенополистиролов и других эффективных теплоизоляционных материалов, концерны ISOVER и AHLSTROM – широкий выбор минераловатных плит, датская фирма ROCKWOOL – теплоизоляционную вату на базальтовой основе и т.д. В Украине также есть предприятия по производству изделий из минеральной ваты, стекловолокна, пенополистирола и пенополиуретана, что позволяет предположить наличие более приемлемых цен на аналогичный товар.

Оценку эксплуатационной стойкости строительных материалов производят в лабораторных условиях испытанием их морозостойкости, натурным наблюдением за состоянием конструкций и материалов в период их эксплуатации и сравнительным сопоставлением запроектированных конструкций с аналогичными из тех же материалов, длительное время находившихся в условиях воздействия окружающей среды.

Вопросы долговечности теплоизоляционного материала в конструкциях дополнительной теплозащиты в настоящее время являются малоизученными как у нас в стране, так и за рубежом. Это связано с тем, что возникают трудности при оценке результатов испытаний теплоизоляционных материалов с точки зрения их сопоставимости в связи с широким ассортиментом и постоянными изменениями отдельных параметров (состав сырья, технологии приготовления и крепления, климатические районы строительства и др.). Поэтому приходится пользоваться приблизительными данными о долговечности теплоизоляционных материалов, которая, например, для минераловатных и стекловолокнистых плит составляет 15–25 лет, пенополиуретана – 20 лет.

Одним из важных показателей при выборе теплоизоляционного материала являются его противопожарные свойства. Известно, что новое поколение пенополистиролов и пенополиуретанов относится к самозатухающим материалам, но их применение ограничивается тем, что максимальная температура, которой они могут подвергаться в течение нескольких минут, равна 95 °С, после чего они теряют свои эксплуатационные качества.

Защитно-декоративный слой может выполняться в виде послойного нанесения цементных, полимерных и др. составов, механического или клеевого крепления облицовочных панелей из природного камня, бетона, металла, дерева, полимеров и других материалов.

Широкое разнообразие теплоизоляционных и защитно-декоративных материалов позволяет применять для теплозащиты стен множество различных конструктивно-технологических решений.


Рис. Распределение тепла в неизолированной каменной (кирпичной) стене и в стене с дополнительной теплоизоляцией, помещенной с наружной или внутренней стороны (зимнее время)

Наружное и внутреннее утепление для существующих и проектирующихся зданий

На практике дополнительную теплоизоляцию стен располагают с наружной или внутренней стороны стены. Комбинированный способ (с наружной и внутренней стороны одновременно) в настоящее время не используется, так как он обладает большой трудоемкостью работ. При расположении теплоизоляционного материала на внутренней поверхности стены теплоизоляционный материал не подвержен воздействию окружающей среды и не требует дополнительной защиты; работы по монтажу могут производиться в любое время года, независимо от способа крепления. В тоже время, этот способ имеет ряд недостатков:

а) теплофизических
- возрастает опасность выпадения конденсата по глади стены – на границе между несущей конструкцией и утеплителем, что требует надежной пароизоляции со стороны помещения (расчеты производят специализированные теплофизические лаборатории);
- хорошо аккумулирующие тепло материалы стены располагаются в зоне низких температур, вследствие чего понижается тепловая инерция здания;
- невозможность защиты стыков крупнопанельных зданий;
- при монтаже окон в стены с внутренним утеплением внутренняя изоляция остается за оконным блоком, который своей коробкой монтируется в область стены с отрицательными температурами и при недостаточной монтажной изоляции возле оконной коробки температура оконных откосов может оказаться ниже точки росы;

б) общих
- уменьшается полезная площадь помещения за счет увеличения толщины стены;
- существует необходимость в отселении жильцов на время проведения работ;
- сложность выполнения работ при установке теплоизоляции в местах расположения отопительных приборов и в пределах толщины пола;
- архитектурно-художественный облик фасада здания не обновляется и не изменяется.

При этом следует отметить, что конденсация влаги вызывает или ускоряет следующие процессы:- электрохимическую коррозию металлических изделий и деталей, например каркаса здания, арматуры в железобетонных конструкциях и т. д.;

- химическое повреждение материалов, например гипсовой облицовки, плиток потолка, древесных материалов, а также реакции карбонизации и связывания щелочей;
- разрушение бетона, каменной и кирпичной кладки при промерзании и оттаивании;
- изменение цвета архитектурных деталей здания, например выцветание, появление пятен и т. д.;
- изменение объема материалов конструкций (разбухание, коробление, усадка), что может привести к появлению трещин, деформации конструкций и ухудшению их внешнего вида;
- биологические повреждения (в основном, грибковые), которым в последнее время придается особое значение, т. к. эти явления могут сказываться на здоровье людей.

Во избежание выпадения конденсата на оконных откосах необходимо предусматривать с внутренней стороны наличник, а еще лучше утеплить откосы эффективными утеплителями.



Зачастую устройство дополнительной теплоизоляции с внутренней стороны стены производится на стадии реконструкции с полной заменой санитарно-технического оборудования и конструкции пола.

По сравнению с вариантом расположения теплоизоляции с внутренней стороны стены, расположение утеплителей с наружной стороны обладает рядом существенных преимуществ:

а) теплофизические преимущества
- поскольку основная доля перепада температур между воздухом снаружи и внутри помещения приходится на наружную теплоизоляцию, несущая конструкция находится в области положительных температур (см. рис.); при этом уменьшается вероятность появления температурно-влажностных деформаций и, соответственно, увеличивается долговечность конструкций;
- увеличивается теплоустойчивость конструкции к изменениям температур как зимой в периоды резких похолоданий или при отключении отопления, так и летом в периоды усиленного солнечного облучения, т.к. массивный основной слой конструкции находится внутри и аккумулирует теплоту, а потом ее отдает помещению;
- положительная температура несущей части стены способствует ее высыханию, особенно при наличии вентилируемой воздушной прослойки;
- исключено образование "мостиков холода", что особенно важно для панельных зданий;
- не нужен дополнительный слой пароизоляции.

б) общие преимущества
- площадь помещений не уменьшается;
- возможно создание нового архитектурно-художественного облика здания.
Существенным недостатком этого варианта является необходимость устройства по теплоизоляции надежного защитного слоя.

В связи с тем, что конструкция дополнительной теплозащиты в процессе эксплуатации подвергается внешним и внутренним воздействиям, добиться ее правильной и долговременной работы можно только в том случае, если она будет способна противостоять этим воздействиям, а также отвечать конструктивным, технологическим и эстетическим требованиям.

В первую очередь, конструкция теплозащиты должна быть долговечной и надежной. Долговечность определяется сроком службы. Для ее достижения необходимо, чтобы защищающая конструкция была устойчива к длительному воздействию температур (материал не должен изменять свои характеристики), химически стойкой к воздействию окружающей среды, а также биологически стойкой. При расположении теплоизоляции с наружной стороны она также должна быть морозостойкой (защитно-декоративный слой должен выдерживать не менее 25 циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии). При проектировании дополнительной теплозащиты необходимо стремиться к использованию конструктивных элементов, долговечность которых была бы одинаковой. В конструкциях, где возможна замена утеплителя, рекомендуется применять защитно-декоративный слой с большей долговечностью. Для достижения надежности защищающих конструкций необходимо, чтобы они были огнестойкими, ограничивали или не допускали попадания влаги внутрь конструкции и устойчивыми к актам вандализма.

Теплозащита стен здания будет удовлетворять эстетическим требованиям, если она вписывается в окружающую застройку, интерьер и имеет архитектурно-художественную выразительность.