Тепловая изоляция жилых и гражданских зданий
Ю. Г. Граник, доктор техн. наук, профессор, директор по научной деятельности ОАО «ЦНИИЭП жилища»
До трети всех потребляемых энергоресурсов страны расходуется на содержание жилых, гражданских и промышленных зданий. В связи с этим в 1995 году нормативные требования к тепловой изоляции зданий и сооружений резко в 3,3–3,4 раза возросли. По существу произошел переход от санитарно-гигиенических критериев тепловой защиты зданий к экономическим, направленным на снижение расходов энергоресурсов на отопление зданий.
Это потребовало радикальной переоценки материалов, применяемых в наружных ограждениях, и существенного изменения конструктивных решений наружных стен. В зависимости от того, строится ли новое, или проводится реконструкция существующего здания, конструктивные решения наружных стен требуют разных подходов.
В новом строительстве, как показали проведенные в ЦНИИЭП жилища и других организациях расчеты и проектные проработки, не удовлетворяют теплотехническим и экономическим критериям наружные стены сплошной однородной конструкции из таких традиционных материалов, как легкие бетоны, кирпич и дерево. Стены с применением этих материалов должны быть, как правило, слоистыми с использованием эффективного утеплителя для обеспечения требуемой теплозащиты. Расчеты и практика проектирования показали, что эффективным в этом случае может считаться утеплитель, расчетный коэффициент теплопроводности которого не превышает 0,08–0,09 Вт/(м • К).
Однослойными могут быть наружные стены из таких материалов, как ячеистый бетон, полистиролбетон и в некоторых случаях керамзитобетон. Критерием в этом случае является плотность (и зависящая от нее теплопроводность) этих материалов, которая не должна быть более 600 кг/м 3 . Этому показателю со значительным запасом удовлетворяет полистиролбетон, плотность которого в конструкциях наружных стен составляет 250–350 кг/м 3 при соответствующих значениях коэффициентов теплопроводности. Вместе с тем полистиролбетон такой плотности имеет самую низкую прочность (7–12 кг/м 2 ) и недостаточную морозостойкость. При такой прочности наружные стены могут быть только ненесущими, кроме того, проблемным является закрепление на стенах карнизов, полок и т. п. Недостаточная морозостойкость требует обязательной фасадной защиты, в качестве которой обычно используют внешнюю облицовку в полкирпича. Стоимость полистиролбетона выше на 25–40 % пенополистирола. Эти обстоятельства ограничивают применение полистиролбетона в конструкциях наружных стен.
Наиболее перспективно в однослойных наружных стенах применение ячеистых бетонов.
Важнейшими физико-механическими показателями ячеистых бетонов являются прочность, плотность, морозостойкость, теплопроводность, усадка и водопоглощение. По этим показателям ячеистые бетоны в зависимости от исходных материалов, составов и способов производства отличаются друг от друга в очень широком диапазоне. В табл. 1 представлены характеристики автоклавных газобетонов, стабильно выпускаемых в массовом порядке передовыми заводами ячеистых бетонов. Характеристики приведены применительно к наиболее распространенной продукции – блокам стен и перегородок.
Физико-механические показатели выпускаемых автоклавных газобетонов
Данные табл. 1 показывают, что в настоящее время в массовом производстве изделий из ячеистого бетона на передовых предприятиях страны достигнуты показатели, соответствующие мировому уровню. Следует сказать, что для стеновых блоков плотность ячеистого бетона 400 кг/м 3 является критической, поскольку при меньшей плотности хоть и достигается меньшая теплопроводность материала, но в то же время существенно снижается прочность, и, что особенно важно, морозостойкость. Как показала практика проектирования, оптимальное соотношение между плотностью ячеистого бетона, с одной стороны, и его прочностью и морозостойкостью – с другой, находится в диапазоне 400–600 кг/м 3 . В этом случае ячеистобетонные блоки можно применять в несущих наружных стенах домов малой и средней (до 4–5) этажности, а также в ненесущих наружных стенах многоэтажных зданий при соблюдении приемлемой по конструктивным и экономическим соображениям толщины стен. В ряде случаев ячеистый бетон в конструкции наружных стен может удачно сочетаться с кирпичной облицовкой и эффективным утеплителем. Следует заметить, что однослойные ячеистобетонные стены являются наиболее экономически целесообразными по приведенным затратам.
Необходимо также отметить тот факт, что увеличение плотности ячеистого бетона в случае нарушения заводской технологии не гарантирует соответствующего роста морозостойкости, особенно в диапазоне плотностей 400–550 кг/м 3 .
В последние годы в связи с созданием эффективных пенообразователей все большее распространение получают неавтоклавные пенобетоны, что обусловлено стремлением упростить изготовление этого материала, сократить энергозатраты на производство и иметь возможность применять его в условиях строительной площадки.
Пенобетоны автоклавной обработки практически обладают теми же физико-механическими показателями, что и газобетоны, кроме усадки, обусловленной недостаточной стабильностью пены. Пенобетоны же неавтоклавной обработки в массовом производстве пока еще не достигли качества автоклавных газобетонов, хотя на уровне опытного или ограниченного производства они, по данным некоторых разработчиков, уже соответствуют газобетонам. В табл. 2 приведены некоторые физико-механические характеристики неавтоклавных пенобетонов.
На большинстве заводов и предприятий по выпуску изделий из неавтоклавного пенобетона пока еще не достигнут указанный в табл. 2 уровень показателей, в частности, средняя плотность производимого пенобетона составляет 650–800 кг/м 3 .
Физико-механические показатели неавтоклавных пенобетонов (по данным разработчиков)
Для устройства однослойных наружных стен, особенно в регионах с относительно невысоким требуемым приведенным сопротивлением теплопередаче, могут применяться керамзитобетонные щелевые блоки. По разработкам ЗАО «НИИКерамзит» такие стеновые блоки имеют приведенную плотность в пределах 600 кг/м 3 . Это особенно важно для тех регионов страны, где отсутствуют природные тяжелые заполнители и не развито производство ячеистых бетонов. К таким регионам, например, относится ряд территорий Поволжья.
Рассматривая конструкции теплоэффективных наружных стен, остановимся вначале на стенах из кирпича. Помимо традиционных сплошных кирпичных стен, которые, как сказано выше, не удовлетворяют теплотехническим требованиям, применяют стены с колодцевой кладкой и слоистые с гибкими связями. Расчеты показывают, что колодцевая кладка кирпичных стен толщиной 700 мм при использовании эффективного утеплителя с l = 0,04 Вт/(м • К) обеспечивает приведенное термическое сопротивление теплопередаче не более 2,85 (м 2 • К)/Вт, что допустимо только для некоторых южных регионов страны. При этом толщина внутреннего несущего слоя составляет 380 мм. Аналогичная слоистая кирпичная стена с гибкими связями обеспечивает теплозащиту равную 5,05 (м 2 •К)/Вт, что достаточно практически для всех регионов России. Однако несущие слоистые кирпичные стены могут применяться только в домах высотой не более 4–5 этажей. Поэтому в многоэтажных домах необходимо применять трехслойные кирпичные стены с поэтажно навесным фасадным слоем либо целиком ненесущие наружные стены.
Говоря о панельных конструкциях, следует отметить, что новым теплотехническим требованиям в полной мере соответствуют только трехслойные панели с гибкими связями или с железобетонными шпонками. В южных регионах страны с ГСОП 2 стены.
Системы с облицовкой кирпичом или другими мелкоштучными материалами обладают достаточной паропроницаемостью и не требуют обязательного устройства вентилируемого воздушного зазора. В то же время из-за различных механических и температурно-влажностных деформаций основной стены и облицовочного кирпичного слоя в нем между этажами необходимо устраивать компенсационный шов с упругой прокладкой.
Системы утепления с защитно-декоративными экранами, вследствие их недостаточной паропроницаемости, выполняют с воздушным вентилируемым зазором между утеплителем и экраном. По этой причине рядом фирм такие системы утепления называются «вентилируемый фасад». Это название достаточно условно, поскольку вентилирование воздушного зазора происходит только в фасадных системах «Марморок» и «Полиалпан». Эти системы требуют обязательного наличия внизу впускных, а вверху выпускных отверстий, т. к. экраны представляют собой сплошную паро- и воздухонепроницаемую преграду. В других системах, например, «Мосрекон» или «Гранитогрес» между элементами экранов предусматривается горизонтальные и вертикальные щели, благодаря которым внутренний воздушный зазор сообщается с внешней атмосферой, что в значительной степени обеспечивает эвакуацию водяных паров из воздушного зазора. Кроме вышеупомянутых, к таким фасадным системам относятся: «Техноком», «Каптехнострой», «Краспан», «U-Кон» и другие. В настоящее время применяется несколько десятков фасадных систем с вентилируемым зазором.
Эти системы позволяют круглый год поддерживать такой режим теплообмена, при котором создаются достаточно комфортные условия проживания, а во время отопительного сезона обеспечивается нормативный расход энергоресурсов на отопление помещений. Внешний отделочный слой систем надежно укрепляется на несущих конструкциях наружной стены (основании) посредством несущего каркаса из металлических (стальных, алюминиевых) или деревянных элементов. Для устройства отделочного слоя используются многие плитные и листовые материалы, в том числе плиты из натурального камня (гранита, мрамора, известняка), плиты керамические и на основе цемента, облицованные каменной крошкой или окрашенные слоистые плиты из негорючих или трудногорючих полимерных материалов и металлические листы (стальные и алюминиевые) с покрытием и без них. Значительное разнообразие видов отделочных материалов в сочетании с большим выбором цвета и фактуры поверхности позволяет значительно обогатить архитектурно-художественную выразительность строящихся и реконструируемых зданий. Стоимость систем с вентилируемым фасадом составляет 65 долл. США 1 м 2 и более.
При реконструкции зданий приходится решать проблему утепления наружных стен. Технически ее можно решить путем их утепления либо с наружной, либо с внутренней стороны. Выполненные расчетно-аналитические и проектные разработки показали, что устройство дополнительной теплоизоляции снаружи здания защищает стену от переменного замерзания и оттаивания и других атмосферных воздействий; выравнивает температурные колебания основного массива стены, благодаря чему исключается появление в нем трещин вследствие неравномерных температурных деформаций, что особенно актуально для наружных стен из крупных панелей; благоприятствует увеличению долговечности несущей части наружной стены; сдвигает точку росы во внешний теплоизоляционный слой, благодаря чему исключается отсыревание внутренней части стены; создает благоприятный режим работы стены по условиям ее паропроницаемости, исключающий необходимость устройства специальной пароизоляции, в том числе на оконных откосах, что требуется в случае внутренней теплоизоляции; формирует более благоприятный микроклимат помещения; позволяет в ряде случаев улучшить оформление фасадов реконструируемых или ремонтируемых зданий; не уменьшает площадь помещений; обеспечивает возможность утепления зданий без создания дискомфортных условий проживания или выселения жильцов.
Недостаток этого способа состоит в необходимости устройства лесов или подвесных люлек снаружи здания.
Этого недостатка лишен способ утепления наружных стен изнутри здания. Кроме того, внутренняя теплоизоляция бо-лее выгодна для уменьшения теплопотерь в углах здания. Однако в общем балансе теплопотерь значительно более эффективной оказывается наружная теплоизоляция, в первую очередь из-за существенного превышения суммарной длины теплопроводных включений примыканий внутренних стен и перекрытий по фасадам зданий над длиной теплопроводных включений в его углах.
Если при наружной теплоизоляции потери через теплопроводные включения снижаются при утолщении слоя утеплителя и в ряде случаев его значениями можно пренебречь, то при внутренней теплоизоляции негативное влияние этих включений возрастает с увеличением толщины слоя утеплителя. В случае устройства теплоизоляции снаружи толщина слоя утеплителя может быть на 25–35 % меньше, чем при внутренней теплоизоляции.
Еще одним преимуществом наружной теплоизоляции является возрастание теплоаккумулирующей способности массивной части стены. Например, при наружной теплоизоляции кирпичных стен они при отключении источника тепла остывают в 6 раз медленнее стен с внутренней теплоизоляцией при одной и той же толщине слоя утеплителя. Из вышесказанного вытекает, что в первую очередь следует принимать наружную теплоизоляцию стен зданий.
Внутреннюю теплоизоляцию допустимо применять только при невозможности использования наружной при обязательном расчете и проверке годового баланса влагонакопления в конструкции.
Подводя итог сказанному, следует отметить, что применение теплоэффективных наружных ограждений за счет экономии тепловых ресурсов окупает единовременные затраты во вновь строящихся жилых и гражданских зданиях в течение 7–8 лет, а в существующих домах – в течение 12–14 лет.
Источник
Тепловая изоляция зданий и сооружений
Проблема утепления жилища возникла, пожалуй, одновременно с зарождения самого искусства строительства. Известно, что уже в каменном веке первобытные люди строили землянки, потому что знали – покрыв дом сверху слоем рыхлой земли, можно сделать его теплее. Современная же строительная наука предлагает нам множество материалов, способных сделать жилище уютным и теплым, не потратив при этом лишних трудов и денег.
Одной из важнейших задач энергосбережения зданий является сохранение тепла в холодное время, которое в России может составлять большую часть года. Грамотная теплоизоляция стен, кровли и коммуникаций важна в плане энергосбережения, что приводит к большой экономии финансовых средств, затрачиваемых на содержание жилья.
Теплоизоляция частных жилых домов должна начинаться ещё на стадии строительства и быть комплексной – от фундамента и стен до крыши.
Наибольший эффект энергосбережения достигается благодаря применению современных минеральных и органических утеплителей. К ним относятся: минвата, базальтовые плиты, пенополиуретан, пенополистирол, стекловолокно и многие другие, имеющие различные коэффициенты теплопроводности, влияющие на толщину теплоизоляции.
Энергосберегающие конструкции должны быть, во-первых, прочными, жёсткими и воспринимать нагрузки, то есть быть несущей конструкцией, а во-вторых, должны защищать внутреннее пространство от дождя, жары, холода и других атмосферных воздействий, то есть обладать низкой теплопроводностью, быть водостойкими и морозоустойчивыми.
В природе не существует материала, который удовлетворял бы всем этим требованиям. Для жестких конструкций идеальным материалом являются металл, бетон или кирпич. Для теплоизоляции годится только эффективный утеплитель, например, минеральная (каменная) вата. Поэтому для того, что бы ограждающей конструкция была прочной и теплой, используют композицию или комбинацию как минимум двух материалов – конструкционного и теплоизоляционного.
Композиционная ограждающая конструкция может быть представлена в виде нескольких отличных друг от друга систем:
1. Жесткий каркас с заполнением межкаркасного пространства эффективным утеплителем;
2. Жесткая ограждающая конструкция (например, кирпичная или бетонная стена), утеплённая со стороны внутреннего помещения – так называемое внутреннее утепление;
3. Две жесткие пластины и эффективный утеплитель между ними, например, «колодезная» кирпичная кладка, железобетонная панель «сэндвич» и т. д.;
4. Тонкая ограждающая конструкция (стена) с утеплителем с внешней стороны – так называемое внешнее утепление.
Применение той или иной системы ограждающей конструкции определяется конструктивными особенностями модернизируемого здания и технико-экономическими расчетами, основанными на приведенных затратах.
Стоимость утепления 1 м 2 наружной стены колеблется от 15 до 50 $ без учета стоимости заполняемых оконных блоков, модернизации систем вентиляции и отопления. Тем не менее, потенциал энергосбережения при эксплуатации существующего жилого фонда достаточно велик и составляет около 50 %.
Каждая из этих конструкций имеет свои достоинства и недостатки, и выбор её зависит от многих факторов, включая местные условия.
Наиболее эффективным представляется четвертый тип утепления здания (внешнее утепление), который наряду, естественно, с недостатками обладает рядом существенных достоинств, а именно:
— надежная защита от неблагоприятных внешних воздействий, суточных и сезонных температурных колебаний, которые ведут к неравномерной деформации стен, вызывающей образование трещин, раскрытие швов, отслоение штукатурки;
— невозможность образования на поверхности стены какой-либо поверхностной флоры из-за избытка влаги и льда, образовавшегося в толще стены, в результате конденсационной влаги, поступающей из внутренних помещений, и влаги, проникшей внутрь массива ограждающих конструкций из-за повреждения поверхностного защитного слоя;
— препятствование охлаждению массива ограждающей конструкции до температуры точки росы и, соответственно, образованию конденсата на внутренних поверхностях;
— снижение уровня шума в изолируемых помещениях;
— отсутствие зависимости температуры воздуха во внутренних помещениях от ориентации здания, то есть от нагрева солнечными лучами или охлаждения ветром.
Для устранения теплопотерь в старых зданиях разработаны и осуществляются различные проекты теплотехнической реконструкции и утепления, например, так называемая термошуба, представляющая собой многослойную конструкцию из различных материалов.
Утепление стен.
Большая часть тепла теряется через стены дома. В среднем через каждый квадратный метр обычной стены за год может теряться 150-160 кВт тепловой энергии. Поэтому утепление наружных стен здания приводит к следующим, несомненно, положительным моментам: экономия времени и средств на обогрев помещений; дополнительное укрепление конструкции дома; увеличение вариантов оформления фасадов зданий за счёт применения различных материалов.
Сегодня уже никто не строит домов с толстыми стенами – к проблеме энергосбережения подходят по-другому.
Для начала необходимо разобраться, какую часть стены целесообразно утеплять – внутреннюю или наружную. Если утеплить внутреннюю поверхность стены, то под слоем утеплителя может выпасть конденсат, что приведет к образованию грибка, а скопившаяся в порах стены влага при замерзании будет постепенно разрушать стену, что впоследствии приведет к необходимости ремонта. Следовательно, утепление жилого дома целесообразно производить снаружи.
В качестве наружной теплоизоляции чаще всего используются следующие утеплители:
— керамзит, представляющий собой обожжённую глину, вспененную особым методом – достаточно дешёвый, доступный и долговечный утеплитель, используемый как заполнитель пустот и в виде засыпки;
— базальтовое волокно – отличается высокой механической прочностью, огнестойкостью и биологической устойчивостью;
— вспененный полиэтилен – очень эффективный и долговечный утеплитель, обладающий благодаря своей ячеистой структуре высокими тепло- и гидроизолирующими свойствами;
— пенополиуретан – неплавкая теплоизоляционная пластмасса, получаемая путём смешивания двух компонентов и отличающаяся высокой ценой и долговечностью.
Применяются различные способы наружного, или фасадного, утепления:
— система вентилируемого фасада.
Мокрый, или штукатурный, метод наиболее приемлем для владельцев загородного жилья. Технология исполнения его следующая: в первую очередь для усиления сцепления клея со стеной и для связки частиц пыли поверхность стены грунтуется. Затем с помощью цементно-клеевых растворов на стену наклеивается утеплитель, который дополнительно фиксируется к стене дюбелями с тарельчатой головкой. Сверху на утеплитель на тот же клеевой раствор наклеивается армированная стеклосетка, необходимую для предотвращения штукатурку от растрескивания. Поверх сетки наносится слой декоративной штукатурки.
Сухой метод представляет собой обшивку стен дома сайдингом или вагонкой. Технология обшивки достаточно проста, хотя есть и некоторые тонкости. На стене дома крепится обрешётка из брусков, толщина которых должна соответствовать толщине утеплителя, а сами бруски должны набиваться на стену с шагом равным ширине листа утеплителя. Затем утеплитель вкладывается в обрешётку и фиксируется к стене с помощью клея или тарельчатых дюбелей. Сверху утеплитель закрывается диффузионной мембраной, которая позволяет выводить наружу пар и влагу, образующуюся под утеплителем на границе температур, но не позволяет влаге извне проникать в дом. Мембрана крепится к обрешётке с помощью степлера. Для образования вентиляционного зазора сверху нашиваются бруски, по которым уже ведётся обшивка сайдингом.
Система вентилируемого фасада состоит из подоблицовочной конструкции, на которую крепится защитно-декоративное покрытие – алюминиевые панели, стальные компоненты облицовки, керамогранит и т.д. Система устроена таким образом, что между защитной облицовкой и слоем утеплителя существует зазор, в котором благодаря перепаду давлений образуется поток воздуха, являющийся не только дополнительным буфером на пути холода, но и обеспечивающий вентиляцию внутренних слоев и удаление влаги из конструкции. Утепление жилого дома с применением такой системы является самым дорогим, но при этом можно добиться ощутимой экономии на системах кондиционирования и отопления.
Утепление помещений изнутри имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К плюсам относится то, что при этом не требуется изменять конструкцию здания, работать можно в любое время года и утеплят не все площади помещений, а только самые уязвимые места. Минусы – уменьшение полезной площади помещений и увеличение вероятности образования конденсата в холодное время года.
Одним из слабых мест в системе теплоизоляции дома можно назвать окна и входные двери. Грамотное утепление дверей способно уменьшить теплопотери помещения на 25-30 %. Выбор качественного утеплителя для входной двери является залогом успеха в борьбе за экономию энергоресурсов.
Большая часть потерь тепла происходит от некачественного примыкание полотна двери к лутке при закрытии. В образовавшиеся, невидимые невооружённым взглядом щели внутрь помещения попадают холодные массы наружного воздуха. В особенности, это присуще деревянным дверям и объясняется отсутствием надежных уплотнителей. В связи с тем, что дерево имеет свойство менять свои геометрические размеры (усыхает, разбухает) необходимы материалы, обеспечивающие надежную герметизацию притвора двери.
Наиболее доступными и дешёвыми являются поролоновые уплотнения, однако этот материал нельзя назвать оптимальным выбором. Поролон сам по себе недолговечен, он очень чувствителен к воздействию влаги. На интенсивно эксплуатируемой двери применение его нежелательно. Его вполне можно использовать, например, на балконной двери, при условии, что она будет редко открываться в зимний период.
В настоящее время широкое распространение получили профильные резиновые уплотнения на самоклеящейся основе, отличающиеся большей долговечностью и надежностью, что вполне подходит для входных дверей. При монтаже стоит учитывать толщину уплотнения, т.к. при использовании излишне толстого уплотнения возможны трудности с закрыванием двери.
Практически единственным способом утепления деревянной двери является её обивка. В качестве утеплителей в данном случае обычно применяются вата, поролон и изолон.
Вата в последнее время существенно сдаёт свои позиции. Несмотря на хорошие теплоизоляционные свойства, её применение объясняется в основном традициями, поскольку ещё недавно вата была практически единственным теплоизоляционным материалом. Следует отметить, по крайней мере, два существенных недостатка. Во-первых, вата довольно быстро скатывается по дверному полотну и смещается вниз, во-вторых, она является благодатной средой для обитания различных вредителей, способных нанести непоправимый вред деревянной конструкции.
Поролон – искусственный материал, часто применяемый в качестве теплоизолятора. Основным недостатком является недолговечность – под воздействием влаги он разлагается в течение двух-трех лет, поэтому его применение целесообразно в сухих внутренних помещениях.
Изолон – современный теплоизолирующий материал, который, не смотря на более высокую стоимость, наиболее оптимально подходит для утепления дверей. Этот эластичный вспененный полиэтилен выпускается в огромном диапазоне по толщине и плотности и отличается долговечностью и высокими показателями тепло- и звукоизоляции.
Применение минеральных утеплителей нецелесообразно, так как они не смогут поддерживать объём под воздействием наружной обшивки.
В качестве обивочного материала, в зависимости от вкуса и финансовых возможностей, применяется кожа, дермантин и различные типы кожзаменителей.
Утеплители для металлической входной двери также разнообразны. Стандартные металлические двери обычно поставляются без внутреннего утеплителя. В качестве внутренних утепляющих материалов обычно применяются минеральные утеплители и пенопласт, как экструдированный, так и неэкструдированный.
Пенопласт (пенополистирол) обладает небольшой гигроскопичностью и низкой теплопроводностью. Экструдированный пенопласт к тому же не горит.
Минеральные утеплители – пожаробезопасны, обеспечивает надежную тепло- и звукоизоляцию. Желательно применение материала с высокой плотностью.
Существующий выбор утеплителей позволяет существенно снизить теплопотери и способствовать решению проблемы энергосбережения.
Характеристики утеплителей. Главное предназначение утеплителя – «помогать» конструкционным материалам стен, крыши, перекрытий дома поддерживать внутри помещения постоянную температуру, т.е. не пропускать в дом холод (или, наоборот, жару), и не выпускать из него тепло (прохладу). Поэтому основной характеристикой утеплителя является сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление), которое зависит от состава и структуры материала.
Помимо сопротивления теплопередаче, все типы утеплителя обладают и другими характеристиками, важными для монтажа и последующей эксплуатации:
— гидрофобность – способность утеплителя намокать или поглощать в себя воду или, наоборот, отталкивать её. От степени гидрофобности зависит и теплопроводность, т.к. теплопроводность воды значительно выше, чем воздуха. Например, минеральная плита при впитывании в себя около 5 % влаги, уменьшает свои способности по сопротивлению теплопередаче в 2 раза;
— огнестойкость – способность сопротивляться воздействию больших температур или открытому пламени. Это очень важный показатель, т.к. определяет область применения того или иного утеплителя и конструкционные особенности дома;
— прочие показатели: долговечность, устойчивость к механическому воздействию, химическая стойкость, экологичность, плотность, звукоизоляция и т.д.
Типы утеплителей.
В зависимости от характеристик все типы утеплителей можно подразделить на следующие типы:
— сыпучие (шлак, керамзит, вермикулит и т.д.) – существуют в виде мелких кусочков или гранул, которые засыпаются в пустоты в стенах или перекрытиях. Пустоты между гранулами и определяют сопротивление теплопередаче. Они дёшевы, но недолговечны (с течением времени спрессовываются или разрушаются), хорошо поглощают воду (гидрофильные), поэтому их применение ограничено – обычно это отсыпка подвала или чердачного перекрытия;
— рулонные материалы – обычно состоят из ваты неорганического происхождения (стекловата, минеральная или базальтовая вата) либо мягкого органического материала (пенофол), которому характерно высокое сопротивление теплопередаче. Используется повсеместно, как для вертикальных, так и для горизонтальных поверхностей. Сочетание «гидрофобность/огнестойкость» варьируется в зависимости от материала: минеральная вата не горит, но легко впитывает влагу, а органика – водоотталкивающий, но горючий материал;
— плитные материалы – при их изготовлении используется опять же минеральная вата, органические материалы (полиэтилен, полиуретан, пенопласт, полистирол) или древесные стружки (ДВП, древесно-цементные плиты). Имеют высокую степень жесткости, поэтому, в основном, применяются для конструкционного утепления стен и перекрытий;
— материалы на основе ячеистого бетона (пенобетон, газосиликатные блоки и т.д.) Их отличает высокая твёрдость и прочность, что позволяет использовать их также в качестве конструкционных материалов. Однако, ячеистые бетоны сильно подвержены воздействию влаги и, намокнув, быстро разрушаются, поэтому могут применяться только в сочетании с другими утеплителями;
— пенообразные – сравнительно новый класс утеплителя. Обычно это органическое вещество (пенополиуретан или др.), которое поставляется на строящийся объект в виде жидкой пены и наносится непосредственно на утепляемую поверхность или в пустоты. В течение нескольких минут пена твердеет, образуя сравнительно жесткий пористый материал. Характеризуются достаточно хорошими тепло- и гидроизоляционными характеристиками.
Утепление кровли. Через крышу здания уходит до 10 % тепла, поэтому её утепление является также важным для энергосбережения всего дома.
При утеплении плоских крыш к теплоизоляции предъявляются высокие требования по прочности на сжатие, разрыв, теплопроводности и малому удельному весу. Данным требованиям в большой степени соответствуют плиты из экструдированного пенополистирола. Они с успехом применяются на любых типах плоских кровель: эксплуатируемых и неэксплуатируемых, облегчённых и традиционных. Ещё одним важным свойством этого материала является его малое водопоглощение, что положительно влияет на стабильность его теплоизоляционных качеств.
На скатных крышах могут использоваться все те же утепляющие материалы, что и для стен.
Пенополиуретан как современный теплоизоляционный строительный материал можно применять для теплоизоляции:
— стыков наружных стен;
— зазоров между оконными и дверными блоками;
— пола первого этажа;
— перекрытий над неотапливаемыми помещениями;
— крыши (особенно тех крыш, нагрузки на которые должны быть минимальны).
Предлагаются два метода пенополиуретановой изоляции крыш:
— укладка изоляционных плит из твёрдого пенополиуретана со ступенчатым фальцем;
— напыление пенополиуретана непосредственно на поверхность крыши.
Наиболее перспективным считается второй метод (рис. 4.32.).
Основная идея такого подхода состоит в том, что помимо напыления теплоизоляции производится герметизация крыши, тогда как в случае обычной плоской крыши надо было бы уложить несколько слоев различных материалов, выполняющих разные функции. При реконструкции крыш теплоизоляцию напылением пенополиуретаном можно нанести даже без предварительного демонтажа крыши.
Рисуноук 4.32. Напыление пенополиуретана
Температурная стойкость напыляемых материалов для плоских крыш составляет от –60 до +120 ºС, поглощение воды материалом составляет около 2 % по объёму. Практика показывает, что после непрерывного интенсивного дождя (8 час) вода не проникает вглубь пенополиуретанового покрытия. Теплопроводность пенополиуретанового напыления лежит в пределах 0,023-0,03 Вт/(м?К).
При использовании твёрдого пенополиуретана на его наружной поверхности образуется корка, которая под воздействием ультрафиолетового излучения со временем приобретает коричневый цвет, при этом механические свойства пенополиуретанового покрытия не изменяются.
Для повышения стойкости к погодным условиям наружная поверхность пенополиуретана должна быть защищена от ультрафиолета либо с помощью окраски, либо засыпкой из гравия толщиной не менее 5 см.
Утепление коммуникаций.
Кроме стен и крыши для наилучшего энергосбережения здания необходимо утеплять коммуникационные системы здания. Систему снабжения холодной водой и канализацию надо защищать от замерзания, трубы с горячей водой – для уменьшения тепловых потерь. Современные теплоизоляционные материалы для трубпозволяют эффективно решить эту задачу.
Существует множество решений выполнения теплоизоляции, все они зависят от условий эксплуатации трубопровода.
Наиболее распространены следующие типы термоизоляция:
— утеплитель из вспененного полиэтилена – самый демократичный и дешёвый материал. Выпускается в виде труб диаметром от 8 до 28 мм. Монтаж не вызывает никаких трудностей: заготовка просто режется по продольному шву и надевается на трубу. Для повышения теплоизолирующих свойств этот шов, а также поперечные стыки склеиваются специальной лентой. Применяется в бытовых условиях для теплоизоляции всех типов трубопроводов, даже в морозильном оборудовании;
— пенополистирол, более известный как пенопласт. Утеплитель из этого материала в быту называют скорлупой (из-за особенностей конструкции). Изготовляется в виде двух половин трубы, соединяющихся посредством шипа и паза. Выпускаются заготовки различного диаметра, длиной около 2 м. Благодаря своим свойствам сохраняет рабочие характеристики до 50 лет. Отличается высокой термоустойчивостью как в условиях высоких, так и отрицательных температур. Разновидностью пенопласта является пеноизол – имеет те же технические характеристики, но отличается методом укладки. Пеноизол – это жидким теплоизолятор, который наносится методом распыления, благодаря чему возможно получение герметичных поверхностей;
— минеральные ваты. Эти теплоизоляционные материалы для труб отличаются повышенной огнестойкостью и пожаробезопасностью. Получили широкое применение при изоляции дымоходов, трубопроводов, температура которых достигает 600-700 ºС. Утепление минеральной ватой больших объемов нерентабельно вследствие высокой стоимости материала.
Существуют и альтернативные способы снижения теплопотерь, за которыми, возможно, будущее:
— предизоляция. Заключается в обработке трубных заготовок пенополиуретаном в заводских условиях, на стадии производства. К потребителю труба поступает уже защищённой от возможных теплопотерь. При монтаже остаётся утеплить только стыки труб;
— краска, обладающая теплоизоляционными свойствами. Сравнительно недавняя разработка учёных. В её состав входят различные наполнители, придающие уникальные свойства. Даже тонкий слой такой краски способен обеспечить теплоизоляцию, которая достигается большим объемом пенопласта, минеральной ваты и другими материалами. Легко наносится на поверхность, позволяет обработать коммуникации даже в труднодоступных местах. Помимо всего прочего, обладает антикоррозийными свойствами.
Современные теплоизоляционные материалы применяются на различных трубопроводных линиях. Они способны работать как при высоких температурах, так и в крайне жестких условиях вечной мерзлоты.
Применение теплоизоляции позволяет достичь следующих результатов:
— снижение утечек тепловой энергии на линиях отопления и горячего водоснабжения;
— защита различных трубопроводов от перемерзания в условиях отрицательных температур;
— повышение срока эксплуатации сетей благодаря снижению агрессивного воздействия окружающей среды;
— в холодильных установках и системах кондиционирования значительное снижение затрат на поддержание требуемой температуры;
— снижение риска получения травм и ожогов от контактов с горячей или холодной поверхностью.
Применение качественной теплоизоляции трубопроводов позволяет повысить срок безаварийной работы коммуникаций и окупается в течение нескольких лет эксплуатации.
Тепловые мостики. Мероприятия по теплоизоляции эффективны только в тех случаях, когда обеспечено отсутствие тепловых мостиков и негерметичных стыков.
Под «тепловыми мостиками» понимаются такие слабые звенья в теплоизоляции, через которые вследствие геометрических особенностей или конструктивных недостатков происходит утечка большого количества тепла через участки небольшой площади.
Геометрические тепловые мостики появляются, например, не только в эркерах и слуховых окнах, но и в области наружных кромок здания.
Конструктивные тепловые мостики появляются, прежде всего, в местах соединения различных конструктивных элементов и на линиях пересечения их поверхностей. В ходе реконструкции их следует по возможности устранять, а при добавлении новых конструктивных элементов – избегать.
Чем лучше теплоизолирована поверхность конструктивного элемента здания, тем сильнее проявляется эффект от возникновения тепловых мостиков. Этот эффект приводит не только к нежелательным утечкам тепла, но и к повреждению здания, если тепловые мостики находятся на холодных поверхностях, поскольку в этом месте происходит конденсация влаги и образование плесени.
Чтобы избежать появления тепловых мостиков, необходимо принимать следующие меры:
— теплоизоляция должна устанавливаться плотно, так, чтобы избежать утечек, причем особое внимание следует уделять утеплению стыков, где конструктивные элементы соединяются между собой или проходят друг через друга;
— взаимопроникающие и выступающие конструктивные элементы (например, балконные плиты) в любом случае должны быть покрыты изолирующим материалом со всех сторон;
— несущие конструкции, подвергающиеся повышенной тепловой нагрузке (изготовленные из стали, бетона или древесины), должны быть снабжены дополнительной теплоизоляцией.
Источник
