Способы утепления фасадов

Проблема выбора способа утепления фасадов зданий (энергосбережение не гарантирует сбережения ресурсов)
Часть 1

На основе обобщения и анализа многочисленных результатов обследования эффективности энергосберегающих конструкций зданий и сооружений рассматриваются достоинства и недостатки принимаемых мер, и формулируются предложения по их совершенствованию.

Морозная зима 2005-2006 гг. показала: потребитель уже не желает мириться с низкой комфортностью условий проживания, которая нередка даже во вновь построенном жилье. Промерзание стен, конденсат в оконных проемах, грибок, разгерметизация стыков, разрушение и коррозия элементов конструкций — это лишь неполный перечень проблем, осложняющих нашу жизнь, а порой представляющих ей угрозу. В основе их лежат принятые проектировщиками решения по тепловой защите здания и качество реализации этих решений строителями и эксплуатирующими организациями.

Помимо требований комфортности, необходимость контроля теплозащиты зданий вызвана устойчивым ростом цен на энергоносители и ужесточением нормативов тепловых потерь через ограждающие конструкции. Итак, в нынешних условиях качество тепловой защиты превратилось в весомое потребительское свойство здания и услуг по его эксплуатации.

В 2003 г . СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» установил нормативное приведенное сопротивление теплопередаче в размере 3,16 м2 oС/Вт (для Московского региона).

Однако, чтобы «вписаться» в заданные нормативы, необходимо использовать новые эффективные теплоизоляционные материалы и конструкции. В противном случае, как толщина наружных ограждающих конструкций, так и их стоимость были бы непомерно высокими. Например, при сохранении однослойной конструкции стен из полнотелого кирпича их толщина должна составить около двух метров.

Поэтому выполнение повышенных требований по теплозащите зданий неизбежно ориентирует на новые подходы к строительству, на применение более сложных конструктивных решений и технологии и, как следствие этого усложнения, на усиление контроля за качеством строительной продукции, т.к. при нарушениях технологий строительства резко снижается эффективность теплозащиты.

Причем, если при проектировании покрытий, чердачных и цокольных перекрытий осложнений не возникает, то проектирование наружных стен требует поиска качественно новых технических решений.

Эти проблемы начинаются уже при внедрении энергоэффективных окон. Новые конструкции окон, особенно из ПВХ, как правило, имеют толщину оконных коробок 70-90 мм, что в 2,5-3 раза тоньше ранее применяемых. Это открывает на оконных откосах стен зоны с низкими температурами и вызывает образование на них обильного конденсата и его перехода в виде пара в воздух помещения. В первую очередь это заметно в зданиях с увеличенной толщиной стен. Увеличение влажности воздуха в помещении вынуждает к частому открыванию форточек, и это на 50-70% снижает заложенный эффект повышения теплозащитных качеств окон.

Кроме того, при определенных погодных условиях даже постоянное открывание окон не приводит к снижению относительной влажности воздуха в помещениях до нормативного значения. Таким образом, внедрение энергоэффективных окон без конструктивного решения всего оконного проема с учетом конвекции и организации воздухообмена зачастую приводит к обратному эффекту, т.е. к снижению теплозащитных качеств окон в условиях эксплуатации и ухудшению условий для проживания. При натурных обследованиях зданий установлено, что благоприятный микроклимат в помещениях наблюдается там, где строители отступили от новых нормативных требований в сторону большей воздухопроницаемости окон и стен.

Наружные стены за счет преобладания площади их поверхности над площадью любого другого элемента наружных ограждающих конструкций имеют наибольший в абсолютном выражении потенциал энергосбережения. На зданиях, построенных в советское время до 80-х годов, при минимальном повышении энергоэффективности здания (с 0,9 до 1,8 м2 oС/Вт) доля экономии за счет утепления стен составляет более 70% всей возможной экономии тепла.

С теплотехнической точки зрения условно различают три основных вида стен по числу основных слоев: однослойные, двухслойные и трехслойные (последние применяются в основном при новом строительстве, поэтому в данной статье как способ утепления не рассматриваются).

Однослойные стены наиболее просты в исполнении, а при обеспечении необходимых теплозащитных свойств — ив эксплуатации. Поэтому этот тип конструкции, выполненный из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции, может быть с успехом применен при проведении модернизации и реконструкции зданий.

Сточки зрения современных требований к теплозащите наиболее приемлемы легкие бетоны, изготавливаемые по различным технологиям. При плотности легких бетонов не более 500 кг/м3 и расчетном значении коэффициента теплопроводности не более 0,15 Вт/(м2 оС) возможно их использование в качестве теплоизоляционного материала. Стены из легких бетонов в зависимости от плотности и прочности могут проектироваться самонесущими, с обязательной защитой от внешних атмосферных воздействий (облицовка, штукатурный, гидроизолирующий слой и т.п.). Натурные обследования зданий с ячеистобетонными стенами показали, что несоблюдение требований их защиты от внешних атмосферных осадков приводит к снижению фактического сопротивления теплопередаче почти в 2 раза.

Двухслойные стены содержат несущий и теплоизоляционный слои. Это наиболее распространенный и «естественный» тип конструкции при утеплении существующих зданий. Но, кроме того, он получил широкое применение и в новом современном строительстве, обеспечивая высокую энергоэффективность без существенного увеличения толщины наружных стен.

Надо учитывать, что переход в строительстве от однослойных стен к многослойным с высоким термосопротивлением приводит к увеличению температурных напряжений в узлах соединений различных наружных слоев стен.

Как правило, в качестве теплоизоляционного материала используется какой-либо утеплитель, защищенный от внешних разрушающих воздействий. Основным видом применяемых утеплителей являются минераловатные изделия (более 65%), на стекловатные материалы приходится 8%, еще 20% -на пенопласты, доля теплоизоляционных бетонов не превышает 3%.

Существуют также теплоизоляционные штукатурные и окрашивающие покрытия с пенополистирольным («Родипор») или вакуумно-керамическим («Термо-Шилд») наполнителем.

В последнее время в целях утепления зданий стали применять материалы, отражающие тепловое излучение, самым распространенным из которых является алюминиевая фольга. Однако расчеты показывают, что реальный эффект от использования теплоотражающих свойств этих материалов в конструкции стен весьма незначителен (увеличение сопротивления теплопередаче на 0,2-0,3 м2 oС/Вт). Поэтому чаще всего их предлагают на рынке в составе утеплителей (например, фольга с пенополиэтиленом). Наиболее целесообразно использование этих материалов на тех участках наружных строительных конструкций, где имеется наибольшая разница температур внутри и снаружи здания, в частности для утепления чердачных помещений и кровли, зон за радиаторами отопительных систем и др.

Необходимо помнить, что в коэффициентах теплопроводности материалов в сухом состоянии и этих же материалов в ограждающей конструкции имеется существенное различие. Например, пенополистирольные плиты плотностью 40 кг/м3 имеют коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0,038 Вт/(м2 oС), а в ограждающей конструкции здания, расположенного в центральной полосе России, с учетом увлажнения стены при эксплуатации, тот же коэффициент имеет значение 0,05 Вт/(м2 oС). Однако при проектировании слоя тепловой изоляции часто по ошибке закладываются те данные о свойствах теплоизоляционных материалов, которые выбраны по рекламе или по результатам лабораторных испытаний материала в сухом состоянии. В этом случае при использовании того же пенополистирола реальный эффект будет ниже на 30%.

В двухслойных стенах теплоизоляционный слой может располагаться либо снаружи, либо изнутри.

Внутренняя теплоизоляция открывает основной несущий слой конструкции стены воздействию циклического промерзания-оттаивания, что ведет к ускоренной потере его прочностных свойств, что должно быть учтено при расчете долговечности здания. При внутреннем способе утепления существует проблема ярко выраженной тепловой неоднородности наружной ограждающей конструкции с мостами холода в местах стыков внешней стены с перекрытиями и внутренними стенами. По ним холод поступает в помещение, создавая локальные некомфортные условия. К недостаткам этого способа можно также отнести сокращение внутренней площади помещений.

Наконец главная проблема внутреннего способа утепления состоит в необходимости обеспечения надежной защиты теплоизоляционного слоя от увлажнения и накопления влаги в толще утеплителя, что требует специального теплотехнического расчета и тщательного изготовления.

Вследствие разницы давлений водяного пара снаружи и внутри здания через ограждающую конструкцию всегда происходит диффузия водяного пара в наружную сторону. При проектировании ограждающих конструкций из нескольких слоев задача состоит в ослаблении диффузии водяного пара во внутренние слои стены и отвода влаги, проникшей внутрь ограждения. С этой целью проектируют пароизоляционные слои, которые следует располагать как можно ближе к внутренней поверхности несущего слоя стены. Применять теплоизоляцию с внутренней стороны допустимо только при условии надежного пароизоляционного слоя со стороны помещения, что на практике трудновыполнимо.

Однако у внутренней теплозащиты есть весомые технологические преимущества. При применении напыляемых утеплителей из пенополиуретана с помощью одной операции решаются сразу четыре задачи:

обеспечение высокой прочности сцепления с несущим слоем (кирпичом, бетоном, деревом, металлом и т.д.) на уровне 2-3 кг/см2;

достижение с высокой точностью расчетных нормируемых характеристик теплоизоляционного слоя;

образование пароизоляционного слоя, в случае необходимости регулируемого;

незначительная толщина слоя изоляции по сравнению с другими теплоизоляционными материалами.

Применение плитных и рулонных теплоизоляционных материалов не дает возможности решить эти задачи одновременно. Кроме того, как показали обследования, внутреннее утепление фасадов этими материалами приводит к массовому появлению плесени в новостройках из-за наличия достаточной воздушной прослойки между плитным (рулонным) утеплителем и несущей конструкцией.

Итак, в случае с напыляемым утеплением изнутри обеспечивается главное требование — сопротивление пароизоляции соответствует п. 5.3 СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий». При этом величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в такой конструкции увеличивается, так как более теплоустойчивый материал расположен изнутри (п. 9.1. СП 23-101-2000).

При применении внутренней напыляемой теплоизоляции создается сплошной и надежный пароизоляционный слой, что гарантирует отсутствие накопления влаги в теплоизоляционном слое (п. 5.10 СП 23-101-2000).

К общим достоинствам внутренней теплоизоляции относится практическая невозможность допущения технологического брака. В основном здесь нужен только контроль толщины покрытия, что легко достигается в построечных условиях. Зависимость от человеческого фактора минимальна. Внутреннее утепление можно выполнять в любое время года, в то время как работы по наружной теплоизоляции могут производиться лишь 7-8 месяцев в году. Наконец, производство внутренней теплоизоляции значительно дешевле наружной по стоимости материалов, трудоемкости, установке дорогостоящих строительных лесов.

кнопки2 кнопки2