Один из результатов политических и экономических катаклизмов последних десятилетий — существенное улучшение теплозащитных свойств наружных стен жилых домов, гражданских и промышленных зданий, для чего используются различные способы и материалы. Наиболее дотошные подсчитали, что ныне предлагается несколько десятков различных технических решений. Однако преподнесение достоинств и недостатков различных подходов к утеплению наружных стен объективностью, как правило, не отличаются.
В лучшем случае замалчиваются недостатки и выпячиваются достоинства, а в худшем — происходит откровенная дезинформация прямого или опосредованного потребителя. Чаще всего это обусловлено недостатком опыта эксплуатации появившихся у нас в стране технических инноваций, но иногда вызвано и откровенной человеческой непорядочностью и слепым стремлением к обогащению любым образом. Попытаемся еще раз (в очередной) взвесить преимущества и изъяны различных подходов, отталкиваясь в этих экзерсисах от различных точек зрения: конструктора, строителя, изготовителя строительных материалов и, наконец, потребителя.
ПОВТОРЕНИЕ — МАТЬ УЧЕНИЯ
В последние годы при строительстве жилых многоэтажных домов все шире внедряется монолитно-каркасная конструктивная система здания, при которой наружные стены выполняются из традиционного материала — кирпича. Несущую функцию выполняет кирпичная стена толщиной один или полтора кирпича (250 мм, 375 мм), а в качестве утеплителя для достижения необходимого значения сопротивления теплопередаче стен используют различные современные высокоэффективные теплоизоляционные материалы. Утепляющий слой может располагаться:
? с внутренней стороны ограждающей конструкции;
? внутри стены (так называемая колодцевая кладка);
? с наружной стороны ограждающей конструкции — навесные вентилируемые системы и штукатурные системы утепления так называемого мокрого типа.
С точки зрения теплотехники все эти решения являются тождественными и равноправными. Единственное требование к ним: суммарное сопротивление теплопередаче всех слоев (независимо от места их расположения) должно соответствовать нормативным требованиям Rmp.
Однако комфортная температура внутри помещения зимой — это не единственное условие создания комфортной среды обитания. Второе обязательное условие — нормальная влажность, не переходящая верхнюю границу в 50—60%, что часто нарушается. В течение часа человек выделяет от 70 до 100 г влаги. Если при этом он находится в жилом помещении, то к этому количеству необходимо добавить влагу, появляющуюся при приготовлении пищи, стирке и т.д., в результате чего влажность увеличивается многократно. Поэтому для создания комфортного и здорового микроклимата наружные стены должны «дышать», что означает — обладать хорошей воздухо- и паропроницаемостью.
С точки зрения паропроницаемости, разница в последовательности расположения слоев в ограждающей конструкции весьма существенна. Для того, чтобы бытовая влага беспрепятственно удалялась из помещения через стены, сопротивление паропроницанию слоев должно уменьшаться по направлению к атмосфере. Если же слой, следующий за теплоизоляционным материалом, обладает меньшей паропроницаемостью, чем утеплитель, то в теплоизоляторе будет происходить накопление влаги. Влажностный же режим строительных конструкций тесно связан с тепловым. Всем известно, что влажный строительный материал, особенно теплоизоляционный, неприемлем как с гигиенической точки зрения, так и с теплотехнической. При увеличении влажности резко увеличивается коэффициент теплопроводности и, соответственно, снижается общее сопротивление теплопередаче конструкции. Влажные конструкции — причина образования грибка, плесени. Кроме теплотехнического и санитарно-гигиенического значения нормальный влажностный режим ограждения имеет также и большое техническое значение, поскольку обуславливает долговечность ограждения. Например, обычный керамический кирпич, который является достаточно долговечным материалом в стенах, имеющих нормальную влажность, разрушается за короткое время в мокрых стенах.
Расход природного газа на 1м2 внешней стены за весь отопительный сезон
ТЕПЛОМ ВО ВНУТРЬ
Наружные стены, утепленные изнутри, обычно выполняли из кирпича, керамзитобетона, а в качестве утеплителя использовали легкие бетоны: ячеистый бетон, перлитобетон, а также пенополистирол, минеральную или стекловолоконную вату.
В последних случаях слои утеплителя закрывали гипсовыми панелями или плитами из гипсокартона — сухой штукатуркой. В последние годы эти решения несколько модифицировали, поскольку появились более современные и эффективные материалы. Для утепления используются базальтовая вата, паронепроницаемая пленка, а весь этот «пирог» закрывают гипсокартонном. Размещение теплоизоляционного материала с внутренней стороны ограждающей конструкции специалисты считают оправданным в редких случаях. Например, если здание является памятником архитектуры, и размещение утеплителя снаружи может изменить его облик.
Еще одним из наиболее значимых плюсов внутренней теплоизоляции является то, что утепление можно произвести лишь в некоторых помещениях. Также при перечне достоинств упоминают возможность реализации в любое время года и суток, поскольку работы ведутся внутри помещения. И, наконец, последнее: система внутреннего утепления относится к категории дешевых, поэтому одна из
известных киевских строительных компаний несколько лет назад широко применяла эту систему, но в связи с тем, что недостатки существенно превышают достоинства, в настоящее время от нее отказалась. Изъяны внутреннего утепления очень весомы.
Во-первых, размещение теплоизоляционного материала внутри оправдано только с точки зрения теоретической теплотехники, поскольку общее термическое сопротивление не зависит от последовательности расположения слоев различных материалов в ограждающих конструкциях. С точки зрения диффузии водяных паров слои различных материалов должны быть расположены в той последовательности, при которой сопротивление паропроницанию при движении пара из помещения наружу уменьшается. В противном случае будет происходить конденсация водяных паров в утеплителе, что приведет к его намоканию и, соответственно, снижению сопротивления теплопередаче.
Для предотвращения проникновения водяных паров в слой утеплителя с внутренней стороны ограждающей конструкции располагают слой пароизоляции. Однако выполнение системы пароизоляции требует определенных и дополнительных затрат на монтаж. Во-вторых, уменьшается общая площадь помещения за счет увеличения толщины стен.
Например, для получения требуемого нормативного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции в первой климатической зоне стена должна состоять из слоя кирпича толщиной 125 мм (0.5 кирпича) и 300—400 мм ячеистого бетона или слоя пенополистирола толщиной 50 мм. Однако следует использовать пенополистирол, полученный методом экструзии, а не методом горячего формования (марки ПСБ, ПСБ-С и пр.), поскольку только экструзионный обладает низкими значениями паропроницаемости и влагопоглощения, но его стоимость существенно выше, что заметно удорожает всю конструкцию. Результаты утепления изнутри были исследованы в Самаре (Россия). Было обнаружено, что за зимний период на кирпичной кладке, утепленной изнутри пенополистиролом марки ПСБ-С без пароизоляционной мембраны, образовывался слой наледи толщиной до 20 мм. Негативным также оказался опыт применения в качестве пароизоляции обычных пленок ПВХ. В-третьих, перегородки и перекрытия, завязанные на несущую стену, как правило, не имеют теплоизолирующих вкладышей. Таким образом, по всему периметру помещения образуются
многочисленные «мостики холода», по которым бережно хранимое тепло беспрепятственно «утекает» на улицу, а эффективность системы внутренней изоляции асимптотически приближается к нулю. В-четвертых, теплоинерционность ограждающей конструкции невелика, что в значительной степени ухудшает климат в помещении.
В-пятых, пароизоляционная пленка, используемая в системе, препятствует удалению бытовой влаги. В результате помещение требует дополнительной вентиляции, следствием которой, зачастую, является потеря тепла, сэкономленного путем установки теплоизоляции. Отдельного рассмотрения требует наиболее широко распространенный вариант утепления с использованием ячеистого бетона. Даже в случае идеального выполнения работ по герметизации стыков между наружной частью стены, выполненной, как правило, из кирпича, и междуэтажным перекрытием в стене присутствует большое количество мостиков холода, образованных кладочным раствором, на который кладут блоки из ячеистого бетона. Но, как известно, идеал не достижим, поэтому ситуация усугубляется тем, что в плохо заделанные стыки затекает вода, в результате утеплитель намокает, снижаются его теплоизоляционные свойства и долговечность.
СТЕНА КОЛОДЦЕМ
Конструктивное решение, при котором утеплитель размещают внутри стены применялся еще с середины XIX века. Наружная и внутренняя части стены выполнялись из кирпича, а в качестве утеплителя служили опилки, торф, мох и даже пробковые плиты. В настоящее время трехслойный «сандвич» зачастую выглядит следующим образом:
-внутренний слой, определяющий прочность стены, выполняют из кирпича или блоков (бетонных, керамзитобетонных, шлакобетонных, гипсобетонных, газосиликатных, керамических и т.д.);
-средний слой — теплоизоляционный (используют минеральную или стекловолоконную вату, пенополистирол, или керамзитовый гравий);
-наружный изготавливают из керамического или силикатного кирпича (облицовочного или рядового), блоков из ячеистого бетона с обязательной отделкой штукатуркой. Иногда используют бетонные и керамзитобетонные блоки со штукатуркой. Преимущества колодцевой кладки немногочисленны, но при этом есть и весьма существенные. Во-первых, высокая устойчивость конструкции к воздействию огня (следовательно, минимальные претензии со стороны пожарных).
Во-вторых, ограждающие конструкции имеют относительно небольшие вес и толщину. В-третьих, это решение относится к разряду недорогих. В-четвертых, приемлемо для приверженцев вида фасада «под кирпичик».
Перечень изъянов значительно длиннее и весомее. Во-первых, в подавляющем большинстве случаев долговечность теплоизоляционного материала (в частности, пенополистирола) заметно ниже, чем ресурс внешних (по отношению к утеплителю) слоев. В результате этого через какое-то время (как правило, лет через десять) происходит полная либо частичная деструкция пенополистирола, а если использовано минеральная или стекловолоконная вата, то она уплотняется и оседает, вследствие чего теплоизоляционные свойства стены снижаются в 1.5—2 раза. В результате — холодные стены и образовывающийся, но них конденсат, следствием которого — образование грибка и повреждение отделочного слоя, что вызывает необходимость регулярно обновлять отделку внутренних стен. Во-вторых, этой конструкции присущи низкие контролепригодность и ремонтопригодность, поэтому диагностировать и исправить ошибку, если она допущена при монтаже или при проектировании, весьма сложно и дорого. В-третьих, как правило, точи росы в таких конструкциях, находится в утеплителе, поэтому в нем накапливается влага, снижающая теплоизоляционные качества. Утеплителями, которым свойственно низкое влагопоглощение, считаются экструзионный пенополистирол и пробковая плита, однако, оба материала достаточно дороги. В-четвертых, еще один недостаток такого утепления — дополнительное количество «мостиков холода». Они образуются вследствие перевязки двух слоев кладки между собой и снижают сопротивление теплопередаче стены. В-пятых, существует два варианта выполнения колодцевой кладки: с вентилируемым зазором между наружной стеной и утеплителем и без такового. Первый — более правильный, так как в утепляющем слое неизбежно выпадение конденсата. В-шестых, распространенная ошибка — применение гибких связей из черного металла. Очень часто теплоизоляция выполняется на первом этапе работ, а затем приступают к «мокрым» процессам внутри помещений (бетонные стяжки, штукатурные работы), которые ведут в зимний период. Отбор проб на некоторых проблемных объектах показал, что минераловатная плита может набирать до 30% образующегося в прослойке конденсата. Смело можно предположить, что в этом случае в результате коррозии в течение 5—7 лет от гибких связей ничего не останется. Один из вариантов решения — использование гибких связей из полимеров. В этом случае увеличивается их долговечность, улучшаются теплоизоляционные свойства стены, так как теплопроводность полимера невысока.
К слову: по данным российского Центрального НИИ экспериментального проектирования жилища (ЦНИИЭП), колодцевая кладка кирпичных стен толщиной 770 мм при использовании утеплителя с коэффициентом теплопроводности 0,04 Вт/(мК) обеспечивает приведенное термическое сопротивление теплопередаче не более 2,85 (м2хК)/Вт. При этом толщина внутреннего несущего кирпичного слоя составляет 380 мм.
ТЕПЛЫЕ «ПИРОГИ»
Штукатурные системы утепления так называемого мокрого типа — «молодое» конструктивное решение, они появились во второй половине прошлого века. Состоят системы «мокрого» типа из трех слоев:
-теплоизоляционный — плиты из теплоизоляционного материала с низким коэффициентом теплопроводности. Как правило, используют минераловатные, стекловолоконные или пенополистирольные;
-клеевой — из специального минерального состава, армированного устойчивой к щелочи сеткой;
-защитно-декоративный — грунтовка и декоративная
штукатурка (минеральная или полимерная); возможна окраска специальными «дышащими» красками, могут также использоваться облицовочные материалы (например, плитка). В реализации системы наружного утепления со штукатурной отделкой в основном используют два конструктивных варианта, для классификации которых применение получила различная терминология, однако чаще всего употребляют такие обозначения:
-системы скрепленной теплоизоляции, в которых осуществлено жесткое закрепление утеплителя на стене, называемые также еще системы с небольшой толщиной защитно-отделочного слоя или системы легкого типа;
-системы с подвижными (маятниковыми) стальными элементами крепления теплоизоляции (соответственно:
толстослойные или тяжелые, так как толщина штукатурных слоев у них составляет 20—30 мм).
Область применения их схожа. Особенность систем с подвижным креплением утеплителя — раздельная работа стены и теплоизоляционного слоя, что позволяет компенсировать деформации, возникающие при изменении температурно-влажностного режима в защитно-декоративном покрытии. К достоинствам данных систем можно отнести менее жесткие требования к ровности основания, его качеству, они могут применяться на относительно слабых основаниях. Менее требовательны системы и к плотности применяемого утеплителя. В данном случае используется минераловатный или стекловолоконный утеплитель, который накалывается на анкеры с шарниром, затем накладывается сварная сетка из нержавеющей стали и сверху — слой штукатурки. Монтаж утеплителя можно проводить при отрицательной температуре, так как он крепится к стеновой конструкции только механическим способом без применения клеевых смесей. Наиболее популярной у нос в стране ввиду более низкой стоимости, отсутствия штукатурных станций и опыта работы с тяжелой системой является «легкая» система, для которой характерен тонкий штукатурный слой.
Система представляет многослойную конструкцию, состоящую из следующих компонентов. Первым является слой полимерцементного клея, предназначенного для крепления теплоизоляционного материала к наружной поверхности утепляемых ограждающих конструкций. В качестве второго слоя — теплоизоляционного — применяют различные материалы: волокнистые или из вспененных пластмасс. Наиболее широкое применение нашли базальтоволокнистые, стекловолокнистые материалы и плиты из пенополистирола: чаще — гранулированного, реже — экструдированного. Утеплитель крепится к наружной поверхности ограждающих конструкций также еще и при помощи крепежных элементов. Следующий слой — армированный стеклосеткой полимерцементный раствор, который служит для упрочнения системы и защиты теплоизоляционного материала от механических и атмосферных воздействий. Последний, внешний слой — защитно-отделочное покрытие, которое усиливает защитное действие слоя полимерцементного раствора, армированного стеклосеткой, и, кроме того, является внешней отделкой поверхности системы утепления. Кроме этого, в систему могут быть включены различные вспомогательные элементы: перфорированные алюминиевые профили для защиты строения от механических повреждений, уплотняющие и герметизирующие материалы, служащие для уплотнения и герметизации мест примыканий теплоизоляционного слоя к оконным и дверным проемам; соединения теплоизоляционного слоя с конструкциями кровли, а также для устройства деформационных швов в теплоизоляционном слое. В зависимости от используемых утеплителей системы мокрого типа можно разделить на три вида:
-из минеральных теплоизоляционных материалов;
-из пенополистирольных плит;
-из пенополистирольных плит с поясами из минеральных плит.
Система, в которой применены минеральные теплоизоляционные материалы, наиболее универсальна и ограничений практически не имеет. Система утепления с использованием пенополистирольного утеплителя (как бисерного, полученного методом горячего формования, так и вспененного полученного методом экструзии) предназначена для зданий и сооружений до трех этажей. Вид системы из пенополистирольных плит с поясами из минеральных плит предназначен для утепления зданий и сооружений различного назначения высотой до 9 этажей включительно (исключение — лечебные учреждения со стационарами). Также их можно применять в зданиях и сооружениях свыше 9 этажей при условии их оборудования специальной техникой для тушения пожара на высотах свыше 26,5 м (10 этажей), однако в этом случае должны быть выполнены следующие требования:
-в зданиях и сооружениях до трех этажей с кровлей, выполненной из горючих материалов, следует предусмотреть обрамление стен поясами из слоя негорючего утеплителя шириной не менее чем две его толщины;
-в зданиях и сооружениях до пяти этажей включительно, необходимо выполнять обрамление оконных проемов поясами из негорючего волокнистого утеплителя шириной не менее чем две его толщины, и сплошным поясом из негорючего волокнистого утеплителя на уровне третьего этажа здания или сооружения;
-в домах высотой до десяти этажей включительно необходимо выполнять обрамления оконных проемов поясами из негорючего волокнистого утеплителя и, кроме того, разделить поясами из негорючего утеплителя фасады по горизонтали через каждые три этажа;
-для зданий школ, детских дошкольных учреждений следует выполнять пояса из негорючих плитных утеплителей нижней части здания до отметки 2 м от нулевой отметки включительно.
Предлагаемые защитно-декоративные покрытия имеют различные варианты. Одни изготовители предлагают для отделки акриловые или полимерцементные штукатурки, окрашенные в различные цвета, другие — фасадные краски на различной основе, третьи — и то, и другое. Штукатурные системы считаются одними из самых эффективных, потому как создают единый, без разрывов, контур теплоизоляции, который не оставляет возможности для образования мостиков холода. Положительными сторонами этих систем считаются:
-несущая стена не подвержена переменному замерзанию и оттаиванию, а также влиянию других атмосферных воздействий, что благотворно сказывается на долговечности стены;
-при таком расположении утеплителя точка росы сдвигается в теплоизоляционный слой, вследствие чего исключается появление сырости на внутренней части стены;
-отсутствие необходимости создания паробарьера внутри помещения, в результате чего в помещениях создается более благоприятный микроклимат, чем при утеплении изнутри;
-возрастание теплоаккумулирующей способности массивной части стены. Например, при наружной теплоизоляции кирпичных стен они, при отключении источника тепла, остывают в 6 раз медленнее, чем стены с внутренней теплоизоляцией при одной и той же толщине слоя утеплителя;
-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.
