УТЕПЛЕНИЕ СТЕН И НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ; СОВРЕМЕННЫЕ УТЕПЛИТЕЛИ И СИСТЕМЫ УТЕПЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ; ВЕНТИЛИРУЕМЫЕ ФАСАДНЫЕ СИСТЕМЫ
? Наружное утепление
Теперь рассмотрим каждое направление детально:
1. Утепление ячеистыми бетонами (пенобетон газобетон)
Внутренние утепление наружных стен привлекает всех своей относительной дешевизной: выбор теплоизоляционных материалов довольно большой, относительно низкие трудо- и материалозатраты, нет строгой необходимости соответствовать критериям надежности, достигается необходимый коэффициент сопротивления теплопередачи конструкции, а для отделки подойдет любой листовой материал или обои.
Но существует и другая сторона медали. Внутренние утепление имеет ряд довольно серьезных недостатков:
I. Система внутреннего утепления не может обеспечивать нормального тепловлажностного режима конструкции. Ведь нормальным этот процесс можно назвать лишь в том случае, когда в конструкции не происходит накопление влаги в период эксплуатации (особенно в холодный период, продолжительность которого для Киева равна около 180 дней.).
Но в процессе жизнедеятельности людей (стирка, влажная уборка помещения) возникает парообразная влага (около 14 л/сут.), которая попадает в наружную конструкцию благодаря теплотехническим свойствам материалов под действием сил тепло - и массообмена. коэффициент паропроницаемости:
- Современная механизированная штукатурка в Москве позволяет существенно ускорить процесс отделки стен и потолков в строительных проектах.
- С помощью современных механизированных систем штукатурки возможно достичь высокой точности и качества отделки, сократив при этом затраты на ручной труд и материалы.
- Механизированная штукатурка в Москве используется как в жилищном строительстве, так и в коммерческих проектах, позволяя создать эффективное решение для любого проекта отделки.
1 керамического кирпича 110*10-3 мг/м*ч*Па
1 пенобетона 230,6*10-3 мг/м*ч*Па
2 мин. ваты 480*10-3 мг/м*ч*Па
2 пенополистирола 15-30*10-3 мг/м*ч*Па
Коэффициент теплопроводности:
1 керамического кирпича 0,7 Вт/мoС
1 пенобетона (плотн. =300кг/м3) 0,11 Вт/мoС
2 мин. ваты 0,038-0,041 Вт/мoС
2 пенополистирол 0,034-0,04 Вт/мoС
Это приводит к тому, что происходит конденсация влаги в толще утеплителя, по причине: коэфф. паропроницаемости наружных стен ниже, чем утеплителей (за исключением пенополистирола); перепад температур в толщине изоляционного слоя теплопроводность утеплителя увеличивается, и процесс еще ускоряется. В конечном итоге это приводит к снижению теплосопротивления конструкции, появлению грибка, плесени, повышение влажности воздуха в помещении и нарушение экологических показателей, по которым оценивается комфортность проживания.
II. Жители квартир будут вынуждены нести дополнительные материальные (энергетические) затраты в попытках просушить помещения.
III. Вариант внутреннего утепления не способен решить проблему потери тепла через "мосты холода", что является также очень важным вопросом.
VI. Применение внутреннего утепления несет довольно неприятный экономический урон организациям, которые строят жилое здание с целью продажи жилья. Так чтобы обеспечить сопротивление теплопередачи системы равным Ro MUH =2,2 м2*oС/Вт необходима стена из пенобетона плотностью=300 кг/м3 толщиной 300мм или стена из пенобетона плотностью=400 кг/м3 толщиной 400мм. В практике отечественного производителя часто наблюдается нарушение технологии, и пенобетон имеет фактическую плотность выше указанной (до 600 кг/м3) с гораздо большим коэфф. теплопроводности. Даже, исходя из сегодняшней практики (толщина стены из пенобетона=400мм) мы можем увидеть потери по площади которые с этим связаны и соответственно посчитать финансовые потери строительных организаций.
2. Многослойные наружные стены.
На сегодняшний день существует два вида многослойных наружных стен, при помощи которых пытаются достичь, необходим коэфф. сопротивления теплопередаче. Первый это стены зданий колодцевой кирпичной кладки и второй - это трехслойные наружные стеновые панели, изготовляемые на заводах железобетонных конструкций. Рассмотрим каждый способ отдельно:
Стены зданий колодцевой кирпичной кладки.
Теплоизолирующие свойства стен определяются слоем утеплителя, требования к которому в основном обуславливается его теплоизоляционными характеристиками. Прочностные свойства утеплителя, его устойчивость к атмосферным воздействиям такого типа конструкций не играют определяющую роль. Поэтому в качестве утеплителя могут использоваться плиты ПСБ-С плотностью 40 кг/м3, минераловатные маты. При проектировании стен конструкции необходимо обязательно рассчитывать приведенное сопротивление теплопередаче, учитывающее влияние сплошных кирпичных перемычек на интегральный поток через стены.
Но необходимо подчеркнуть, что дання система не только не решает все вопросы, которые рассматривались в разделе "Внутреннее утепление", но и создает свои связаные с технологическими особенностями системы. В теплый период времени данная система работает очень достойно и особых вопросов в процессе эксплуатации не возникает. Но в зимний период возникают вопросы, связанные с выводом влаги из утеплителя, которая накапливается в процессе жизнедеятельности людей (стирка, влажная уборка помещения) возникает парообразная влага (около 14 л/сут.), которая попадает в наружную конструкцию благодаря теплотехническим свойствам материалов под действием сил тепло - и массообмена. Это приводитк тому, что происходит конденсация влаги в толще утеплителя, по причине: перепада температур в толщине изоляционного слоя, и коэфф. паропроницаемости наружных стен ниже, чем утеплителей (за исключением пенополистирола).
К очередному недостатку необходимо отнести, то, что в теплоизоляционном отношении совершенно не работает внешний слой в один кирпич, что не может существенно решить проблему "мостов холода". Также существует потенциальная вероятность попадания влаги (осадки) в теплоизоляционный слой.
Процесс кладки колодцевым методом очень трудоемкий и требующий высокой квалификации каменщиков и соблюдения высокой технологической дисциплины, что не всегда наблюдается на строительных площадках. Процесс укладки теплоизолирующего слоя также несет за собой технологические трудности, особенно его фиксация. Все это приводит к увеличению сроков возведения и к удорожанию возведения зданий.
Применение колодцевой кирпичной кладки, как и внутреннего утепления, наносит неприятный экономический урон организациям, которые строят жилое здание с целью продажи жилья.
Трехслойные стеновые панели.
Одной из самых последних отечественных разработок по утеплению наружных стен явилась система трехслойных стеновых панелей, которые изготавливаются промышленным способом на заводах ЖБК. Считалось, что применение трехслойных наружных стеновых панелей решит проблему теплосбережения зданий, обеспечит комфортное проживание людей, даст вторую молодость крупнопанельному домостроению, придаст эстетическую выразительность новым домам. Но в действительности мы наблюдаем не такую уж радужную картину. Бытовые пары, проходя через первую часть конструкции, под действием сил тепло - и массообмена, встречаются с холодными областями конструкции (в холодный период), что неизбежно приводит к конденсации влаги в теплоизоляционном слое (пенополистироле) или же на рубеже бетон-пенополистирол, в зависимости от длительности холодного периода. Это приводит к насыщению этого участка влагой, повышением коэфф. теплопроводности, ухудшению теплотехнических показателей системы, а в результате потеря теплоизоляционных свойств, образование плесени, грибков и прочие неприятности.
Также необходимо помнить про технологические особенности конструкции, а именно, монтажные петли. По технологии, монтажные петли засыпают керамзитобетоном, коэфф. теплопроводности равен 0,65 Вт/мoС, т.е. R=0.35/0.65=0.54м2*oC/Вт, существенно меньше нормативного значения, ROMUH -2,2м2*oC/Вт, поэтому возникает вероятность промерзания этих участков стены. Также существует потенциальная вероятность попадания влаги (осадки) в стыки между панелями и дальнейшее намокание внутренней части стены, и промерзание стыков, что также не добавляет комфорта жильцам.
Система трехслойных стеновых панелей, впрочем, как и все рассмотренные ранее, не решают проблем стандартных "мостов холода", в силу своих технологических особенностей умноженных на человеческий фактор, части стены вокруг световых проемов также являются мостами холода, что не является положительным фактором для всей системы в целом. Что касается эстетичного вида домов, которые находятся в эксплуатации, то мы все можем увидеть их не притягательность (растрескивание наружной части конструкции, ржавчина на панелях из-за недостаточной толщины защитного слоя или недостатков в процессе производства стены).
Подводя итог вышесказанного, отметим, что все системы имеют большие недостатки, что негативно отобразится на проживании в данных помещениях. В настоящий момент существуют попытки уберечь наружные ограждающие конструкции от поступления влаги из внутренних помещений. При этом предлагается устанавливать паробарьер. Казалось бы, решаются почти все теплофизические вопросы, которые возникают в системе, но с другой стороны возникают другие проблемы. Во-первых для нормального влажностного режима необходимо устанавливать принудительную вентиляцию помещений, что несет за собой большие финансовые затраты при ее установке и дальнейшем обслуживании. Во-вторых, при вентиляции происходит значительная потеря тепла, что "сводит на ноль" утепление помещений. А также не стоит забывать про финансовые затраты на материалы и работу, к тому же, из-за технологических особенностей очень сложно установить пароизоляцию на стенах со световыми проемами (вокруг них).
Учитывая опыт и недостатки систем внутреннего утепления, а также систем многослойных стен, проектанты предложили системы наружного утепления. Одним из вариантов наружного утепления является многослойная система с вентилируемым каналом.
Многослойная система с вентилируемым каналом
Однозначно, что эта конструкция большой шаг вперед в отечественных разработках утепленных ограждающих конструкций, по сравнению с предыдущими системами. Многие специалисты возлагают на нее большие надежды в решении вопроса утепленных ограждающих конструкций. Полностью, казалось бы, решается вопрос теплофизических процессов внутри конструкций, решается вопрос "мостов холода", который для прошлых систем был "камнем преткновения". Решается вопрос эстетической привлекательности и архитектурной выразительности фасада здания, а также не занимается полезная площадь помещений и соответственно нет финансовых затрат связанных с этим. Но это лишь одна сторона медали, а существует еще и оборотная сторона, куда менее привлекательная. Если рассмотреть более подробно, то мы увидим ряд негативных свойств (факторов), которые несет в себе система.
1. Увеличение ширины фундамента на толщину утеплителя + вентилируемого канала + ограждающей конструкции (лицевой кирпич и фасонные изделия). Это неизбежно повлечет за собой дополнительные финансовые затраты на земляные работы, фундаментные работы, на дополнительные материалы (бетон, опалубка) Особенно осторожно надо подходить к использованию данной системы при реконструкции уже существующих зданий, т.к. соединение уже существующего фундамента с новым несет за собой определенную техническую сложность. А также необходим тщательный расчет для каждого отдельного дома по вопросу их "совместной работы". Ведь усадочные процессы в новом фундаменте будут неизбежны, а, следовательно, это приведет к нарушению целостности системы, искажению лицевой части конструкции и не эффективной работы в целом.
2. Первоначально в проекте заложено, что толщина кирпичной стены =350мм, утеплителя (пористый бетон) толщиной =100мм, воздушной прослойки толщина =40мм, ограждающая конструкция толщиной =120мм. Недостатком такого решения есть то, что в теплоизоляционном отношении совершенно не работает внешний слой в полкирпича: холодный наружный воздух напрямую обмывает утеплитель из пенобетона, что обуславливает предъявления высоких требований к его морозостойкости. Учитывая то, что для таких систем следует использовать пенобетон плотностью 400 кг/м3, а в практике отечественного производства часто наблюдается нарушение технологии, и пенобетон имеет фактическую плотность выше указанной (до 600 кг/м3) с гораздо большим коэфф. теплопроводности. Но если рассчитать сопротивление теплопередачи конструкции с учетом того, что плотность пенобетона 300 кг/м3 с коэфф. теплопроводности 0,11 Вт/мoС, то получаем:
R1(Kupn. стены)=0.35/0.7=0.5 м2*oС/Вт
R2(утепл.)=0.1/0.11=0.91 м2*oС/Вт
Rk= R1 + R2=0.5 +0.91 = 1.41 м2*oС/Вт
R0= RSI + Rk + RSE = O. 13 +1.41 + 0.04 = 1.58 м2*oС/Вт
где RSI = 1/aB - сопротивление на внутренней поверхности, ограждающей конструкции
RSE =1/aH - сопротивление на наружной поверхности ограждающей конструкции.
Как видим из расчета - система не удовлетворяет требованию по сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций.
3. Создание воздушного канала, также таит в себе "подводные камни" для системы. Так при возведении стены часть раствора неизбежно будет попадать в воздушный канал, бетонируя его и создавать "мосты холода". К тому же приток воздуха в воздушную прослойку невозможен с самого низа, в силу конструктивных особенностей, а это делает невозможным активную вентиляцию утеплителя. Поэтому разработчики предложили производить вентиляцию прослойки (утеплителя) путем устройства в нижнем и верхнем (приток и вытяжка воздуха) наружном слое отверстий общей площадью 150см2. приходящихся на каждые 20 м2 стены. Отверстия выполняются путем устройства вертикального пустого шва - без раствора - высотой 6,5 - 14 см. а горизонтального - каждый третий, четвертый шов. Но при рассмотрении этого предложения возникает ряд вопросов. Во-первых, на сегодняшний день нет никаких документов подтверждающих эффективность такой системы и существуют опасения в недостаточном воздухообмене и что самое главное наружный слой не несет на себе функцию по сопротивлению теплопередачи. Во-вторых, не исключена вероятность того, что в отверстиях будет накапливаться пыль и в последствии это даст возможность произрастать там небольшим растениям. Это неизбежно скажется на внешнем виде стен, и на ее функциональной дальнейшей работе. И, наконец, самое главное: на высотных зданиях ветровые нагрузки будут настолько велики, что осадки неизбежно будут попадать в вентилируемые отверстия и соответственно увлажнять утеплитель.
4. Еще одним из недостатков этой системы это то, что возведение системы довольно сложно технически, что приводит к большим трудо- и времязатратам, низкой производительности и увеличении сроков возведения здания
Легкий мокрый метод.
В последнее время на украинском строительном рынке появилась еще одна система наружного утепления, где в качестве теплоизоляционного слоя используется мин. вата или екструдированный пенополистирола. Этот метод еще называют - "легкий мокрый метод". Легкий" метод утепления представляет собой комплекс мероприятий, заключающийся в приклеивании к наружной поверхности стены сплошного слоя теплоизоляционных плит из пенополистирола или минеральной ваты покрытии их поверхности тонким слоем клеящего раствора, армированного сеткой из стекловолокна. Термоизоляционные плиты приклеиваются к стенам с помощью клеящих растворов и, в зависимости от необходимости, крепятся дополнительно пластмассовыми грибовидными соединительными элементами. Необходимо отметить следующие преимуществам данной системы: "точка росы" находится вне стеновой конструкции, снимается вопрос "мостов холода". Решается вопрос эстетической привлекательности и архитектурной выразительности фасада здания, а также не занимается полезная площадь помещений и соответственно нет финансовых затрат связанных с этим.
Недостатками этой системы, при применении пенополистирола, является следующее:
Система обладает очень низкими показателями по паропроницаемости, что негативно сказывается на выводе "бытовых паров" из жилых помещений и привносит дискомфорт в жизнь обитателей помещений, в виде повышенной влажности в помещениях. Паропроницаемость системы утепления гораздо ниже, чем этот показатель для кирпичной кладки, в связи с чем, возможно увлажнение стен, что в свою очередь вызывает увеличение коэфф. теплопроводности, убыстрение протекания теплотехнических процессов (массо - и теплообмена) и как следствие дополнительные теплопотери.
Рассмотрим второй вариант, хорошо проверенный и зарекомендовавший себя, когда вместо пенополистирола используются минеральные маты - материал паропроницаемый значительно больше, чем несущая стена. Толщина утепления рассчитывается таким образом, что "точка росы" оказывается на внешнем слое утеплителя.
Но, к сожалению, данная система, при применении обоих вариантов, не решает вопроса целостности наружного отделочного слоя при протекании усадочных процессов несущих стен и фундамента, при этом штукатурный слой работает, как бы на срез. Эти процессы обычно очень заметны в начальный период эксплуатации здания после возведения, а также под воздействии динамических нагрузок на почву, например, метро автотранспорт, ж/д транспорт, природные колебания почвы (землетрясения), природное смещение грунтов.
Целостность наружного отделочного слоя также нарушается и в холодный период. Даже при минимальной паропроницаемости наружный отделочный слой и клеящий раствор насыщается влагой. При замерзании вода расширяется, и структура штукатурки разрушается. Очень часто доказывая эластичность штукатурки, ее изгибают. Да это действительно так, но этот опыт довольно удачен при плюсовой температуре, а при температуре штукатурного слоя ниже нуля данный эксперимент весьма проблематичен.
Система имеет ряд неприятных технологических особенностей, связанных с проведением работ: первоначально необходимо очистить, выровнять и высушить поверхности на которые будет нанесена система утепления при помощи "легкого мокрого метода". Что также немаловажно, проведение работ по монтажу системы нежелательно в холодный период года (длительность которого для Киева составляет 181 сутки - ровно половина года).
Данная система обладает очень низкой локальной ремонтопригодностью. В последнее время, с развитием направления сухих смесей, на строительном рынке начали появляться в большом разнообразии и наружные штукатурки (для данной системы). Но, к сожалению, большой выбор не всегда определяет и высокое качество продукта. Поэтому не редкость, когда строительные фирмы, пытаясь сэкономить на материалах, закупают не очень качественные и недолговечные штукатурки. Что в комплексе с основными недостатками системы приводит к нарушению внешнего вида фасадов здания и в конечном итоге приводит к дополнительным расходам финансовых средств для поддержания достойного внешнего вида здания и создания комфортных условий обитания внутри помещений.
3. Навесные вентилируемые фасадные системы.
Попытки утеплить стены домов возникли уже давно. Еще крестьяне обкладывали снаружи стены своих жилищ снопами соломы, стеблями кукурузы или подсолнечника. Со временем при создании болеет крупных домов, строители столкнулись с вопросом долговечности деревянных балок, которые использовались как основа для перекрытий между этажами. Так как под воздействием бытовой влаги дерево гнило и приходило в негодность. Решение этой задачи было найдено еще в начале XX века. Оно заключалось в следующем: здание возводилось из двух стен и в наружной стене изначально делались довольно большие отверстия для проникновения воздуха, что значительно продлило работу перекрытия, а теплота в доме достигалась благодаря большой толщины внутренней стены. Но отверстия в стенах не придавали дополнительной эстетической привлекательности фасадам. Примерами этого инженерного решениями мы можем ознакомиться в старых зданиях, которые сохранились до теперешнего времени.
Но инженерная мысль не стояла на месте, и многие конструкторы пытались найти новые решения по созданию привлекательного внешнего вида стен и при этом дополнительно утеплить стены. В Скандинавии на наружные стены крепили деревянные щиты с их дальнейшей окраской. Но долговечность этой системы была небольшой из-за гниения дерева. Поэтому в дальнейшем деревянные щиты начали крепить на подсистему из деревянных брусьев, благодаря чему создавался активный воздушный канал между щитом и стеной. Наблюдения показали, что такая система имеет больший срок эксплуатации. Так была найдена принципиально новая концепция отделки фасадов и защита их от внешнего воздействия. С развитием НТП были найдены новые материалы, имеющие очень низкий коэфф. теплопроводности, благодаря чему их начали использовать в качестве утеплителя. Ряд инженеров и конструкторов совместили новые теплоизоляционные материалы с принципиальной схемой вентилируемых фасадов, но на более высоком промышленном уровне.
Одной из ярких представителей подобных систем является - система "СКАНРОК".
По материалам сайта: http://www.bronepol.ru