Теплоизоляция
Одной из важнейших задач, которую приходится решать при возведении зданий и сооружений, признается применение эффективной термозащиты. Появление новых теплоизоляционных материалов решило массу проблем энергоэффективности строений. Массовое использование утеплителей позволило оптимизировать расходы на строительство, увеличить срок эксплуатации зданий, улучшить микробиологические показатели, помогло формировать и поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений здания.
До середины двадцатого века теплоизоляция применялась в строительстве не повсеместно. Поэтому, чтобы температурный режим в здании был комфортным для работы и проживания людей, приходилось возводить дома и сооружения с толстыми стенами и массивными перекрытиями. Например, дома «сталинской» застройки. При таком типе строительства многоэтажных зданий нагрузка на фундамент была колоссальной. Основание дома проектировалось с учетом громадных напряжений и использованием больших затрат стройматериалов. В результате постройка требовала больших финансовых вложений. На смену мастодонтам «сталинской» архитектуры пришли «хрущевки». На Втором Всесоюзном съезде строителей Н.С. Хрущев резко раскритиковал существующие концепции в строительстве и назвал расточительством существующие методы. И курс был взят на железобетонные конструкции. Такие дома имели низкую энергоэффективность, плохо отводили водяные пары, формировали внутри неблагоприятный микроклимат. Стены, углы часто покрывались плесенью и собирался конденсат. Перестройка экономики страны на рыночные рельсы внесла существенные изменения в технологию строительства. Застройщик стал задумываться об уменьшении затрат на материалы путем облегчения фундамента, стен и кровли, но без снижения показателей теплопотерь. Решить эту задачу помогает использование теплоизоляции.
Классификация теплоизоляционных материалов
К современным теплоизоляционным материалам предъявляют жесткие требования. Теплоизоляция дома должна быть энергоэффективной, легкой, экологичной, обеспечивать звукоизоляцию и паро- проницаемость, не быть гигроскопичной и горючей. Теплоизоляцию классифицируют по нескольким признакам.
По принципу действия:
- Отражающая. Действие выстроено на отражении инфракрасных лучей от поверхности изоляции обратно в помещение.
- Предотвращающая. Предотвращает изменение температуры, как холода, так и тепла, благодаря низкой теплопроводности.
По назначению:
- Промышленная. Применяется для тепловой изоляции промышленного оборудования: фильтров, емкостей, термонагруженных объектов
- Строительная. Используется для тепловой изоляции и снижения теплопотерь при строительстве зданий и сооружений, в том числе частного строительства.
- Трубная. Предназначена для снижения теплообмена между внешней средой и инженерными коммуникациями. Бывает «горячего» применения, когда температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха; «холодного» - температура носителя ниже температуры окружающего воздуха.
По материалу изготовления:
- Органические. Производят из органического сырья природного происхождения: древесины, торфа, сельскохозяйственных отходов и тому подобного; и сырья, полученного в результате органического химического синтеза: пенополистирол, пенополиуретан, поливинилхлорид и другие. Недостатком теплоизоляции из природных материалов служит влагопроницаемость, склонность к разложению, горючесть.
- Минеральные. Неорганические теплоизоляционные материалы изготавливают из расплавов шлаков- отходов металлургической промышленности, и некоторых геологических пород. К минеральным утеплителям относят минеральную вату, стекловолокно, вспененное стекло, обработанный перлит, ячеистый бетон.
- Смешанные или композиционные. К ним относят различные смеси на основе асбеста, перлита, вермикулита.
По внешнему виду теплоизоляция бывает:
- Шнуровая, рулонная: жгуты, маты, шнуры.
- Штучная: блоки, полые цилиндры, кирпичи, сегменты, маты, плиты.
- Сыпучая: перлит, вермикулит.
- Рыхлая: все виды ваты.
По структуре:
- Ячеистые. Пенобетон, пенопласт, пеностекло, вспененный полиэтилен и другие.
- Волокнистые. Стекловата, все виды минеральной ваты.
- Зернистые. Перлитовый песок, вермикулит.
По жесткости:
- Мягкие.
- Жесткие.
- Полужесткие.
- Повышенной жесткости.
По теплопроводности классифицируют на три класса:
- А- малой теплопроводности.
- Б- средней теплопроводности.
- В- повышенная теплопроводность.
По степени горючести:
- Сгораемая
- Несгораемая
- Трудносгораемая
- Трудновоспламеняющаяся
Основные характеристики теплоизоляции
Чтобы ответить на вопросы, для каких целей подходит тот или иной утеплитель и как сориентироваться в многообразии предлагаемых материалов, необходимо знать и понимать на какие характеристики следует обратить внимание при выборе.
Коэффициент теплопроводности - показатель способности материала передавать энергию от более нагретого участка к более холодному. Чем ниже этот показатель, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает утеплитель. На теплопроводность влияют плотность материала, расположение и количество пустот, а также паропроницаемость и влагопоглощение. От теплопроводности зависит термическое сопротивление здания или сооружения. То есть насколько хорошо строение сохраняет тепло зимой и комфортную температуру летом.
Паропроницаемость - возможность водяного пара в результате диффузии проникать в толщу строительной конструкции с более нагретой стороны в менее нагретую до выравнивания парциального давления. К показателю паропроницаемости косвенно привязана важная строительная характеристика - точка росы. Это точка в строительной конструкции, в которой осуществляется переход влаги из газообразного состояния в жидкое- конденсация. Точка росы поддается расчету при проектировании. Желательно, чтобы точка росы находилась в толще несущей стены или в паронепроницаемом утеплителе. Конденсат в волокнистых утеплителях, обладающих хорошей паропроницаемостью противопоказан, так, как ведет к накоплению влаги и снижению изолирующих свойств.
Гигроскопичность или влагопоглощение- способность материала впитывать влагу и удерживать ее. Чем выше этот показатель, тем быстрее теплоизолятор утрачивает свои теплоизоляционные качества.
Плотность – это масса вещества в определенном объеме. Чем ниже плотность, тем легче материал и тем меньше нагрузка на возводимую конструкцию.
Экологичность. Показатель экологичности очень важен для сохранения здоровья. Утеплитель не должен вызывать аллергии, оказывать воздействия на кожу, дыхательные пути.
Огнестойкость. Способность материала выдерживать воздействие высокой температуры и пламени без потери своих свойств. Рассчитывается в минутах.
Прочность - реакция материала на различные виды деформации без потери и ухудшения его целостности и заданных свойств.
Назначение теплоизоляционных материалов
Какую теплоизоляцию выбрать зависит от конкретных целей утепления. В строительстве разделяют теплоизоляцию кровли, перекрытий, стен, внутренних перегородок, фундамента.
Капитальные стены утепляют снаружи, для защиты от промерзания и влаги. Если стена из кирпича или бетона для утепления отлично подходят пенополистирольные плиты или по-другому, экструзионный пенополистирол. 5 см. такого утеплителя приравниваются по теплопроводности к 70 см. кирпича. Этот утеплитель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, негигроскопичен, обладает низкой паропроницаемостью и высокой прочностью на сжатие. Все это делает его долговечным. Срок его службы обуславливается сроком эксплуатации здания. Прост и удобен в монтаже. Экологичность подтверждена сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями.
Получают материал смешиванием гранул полистирола при повышенной температуре и давлении, с введением вспенивающего агента, и последующим выдавливанием из экструдера.
Предшественником экструдированного пенополистирола выступает пенопласт. Производятся материалы из одного и того же сырья, но по разным технологиям. Экструдированный пенополистирол выигрывает у пенопласта по показателям прочности, влаго- и- паропроницаемости.
Деревянные стены из бруса утепляют «дышащими» утеплителями. К ним относят минеральные ваты на основе базальтового утеплителя – «каменная вата», стекловолокна- «стекловата»
Каменная вата производится путем плавления камня при температуре 1500 0С. В результате этого получается подобие вулканической лавы, которую при помощи центробежной силы и резкого охлаждения превращают в волокна будущего утеплителя. Для получения каменной ваты подходят не все камни. В качестве сырья используют изверженные горные породы габро-базальтовой группы, отличающейся своей высокой прочностью. Каменная вата характеризуется повышенной огнестойкостью, низкой теплопроводностью. 5см. каменноватной плиты приравнивается по теплопроводности к 15 см стены из бруса, 80 см. стены из полнотелого кирпича или 2 м. железобетона. Выпускают каменную вату в виде мягких, жестких плит, матов и формованных изделий.
Стекловата производится по схожей технологии, но сырьем служат отходы стекольной промышленности. Стекловата имеет отличные показатели по теплопроводности. Но не лишена недостатков. Как и все виды минеральных ват склонна к накоплению влаги. При монтаже требуется обязательная защита кожи и органов дыхания от стеклопыли.
Минеральные ваты необходимо защищать от водяного пара пароизоляционной мембраной, проводящей пары влаги только в одну сторону. Очень важно не перепутать сторону, которая должна быть обращена к утеплителю.
Бывают ситуации, когда внешнее утепление невозможно. Тогда прибегают к внутренней теплоизоляции. Выполняя работы, необходимо строго придерживаться правил по внутреннему теплоизолированию помещений, чтобы не навредить элементам строительной конструкции и исключить негативное воздействие на микроклимат и воздухообмен. В противоположность наружному утеплению, где допускается использование паропроницаемого утеплителя, при внутреннем необходимо исключить попадание паров влаги в теплоизолирующий материал. Для этого используют паронепроницаемый утеплитель или монтируют сплошную пароизоляционную защиту. Допускается использование минеральных ват, пенополиуретана, графитового пенополистирола- пенопласт, с вкраплениями гранул, окрашенных графитовой краской. Графитовая краска хорошо отражает тепловое излучение. Внутреннее утепление невозможно без качественной вентиляции. Отсутствие вентиляции неизбежно приведет к повышению влажности в помещении, образованию конденсата, развитию плесени.
Методика теплорасчетов внутреннего и наружного утепления приведены в СП23-101-204 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Перегородки, деревянные перекрытия. В качестве утеплителя перекрытий хорошо подходят стекловата и минеральная плита, вспененный полиэтилен, эковата, жидкий утеплитель.
Эковата- рыхлое целлюлозное волокно, изготавливаемое из макулатуры с добавками из антисептиков и антипиренов. Структура материала позволяет применить механический метод утепления. При утеплении кровли, перекрытий, стен в каркасных домах эковата подается с помощью выдувных машин по шлангу в каркасную конструкцию между стропил или стоек стен за пленку. При этом волокна утеплителя поступают в самые труднодоступные полости и зазоры, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур. Поверхности утепленные эковатой «дышат» подобно деревянным, что способствует поддержанию микроклимата. Благодаря добавкам из антисептиков и антипиренов, теплоизолятор относится к группе долговечных и трудновоспламеняемых материалов, не подвержен гниению и воздействию грызунов и насекомых.
К жидким утеплителям относят пенополиуретан и термокраски. Оба вида наносятся на поверхность напылением. Пенополиуретан при застывании образует пористую структуру. Дает отличное сцепление с поверхностью, позволяет изолировать труднодоступные места. Имеет низкий коэффициент теплопроводности. Но в крупных объемах строительства требуется применение специального оборудования, и квалифицированного персонала, что влияет на стоимость работ. Срок службы пенополиуретана более 40 лет.
Термокраски выпускают на акриловой или водной основе. В качестве наполнителя выступают частицы вспененного стекла, перлит, керамические микросферы, стекловолокно. Отличается от других видов утеплителя минимальной толщиной слоя. Слой толщиной в 1миллиметр термокраски обеспечивает термическую защиту как пятисантиметровый слой пенопласта. Может наноситься на внешние и внутренние поверхности, обеспечивать термозащиту в местах со сложной геометрией. Но имеет существенный недостаток – это цена.
Перечисленные материалы, за исключением термокраски, дополнительно играют роль шумоизоляции в помещении и снижают шумовую нагрузку на 40-50 Дб.
Фундаменты. Теплоизоляция фундамента необходима для предотвращения его промерзания, противодействию пучению грунтов и обеспечению лучшей гидроизоляции. Лучше всего на эту роль подходит экструдированный пенополистирол или напыляемый пенополиуретан. При чем плитный фундамент может быть утеплен только в процессе возведения. Последующий монтаж утеплителя не принесет должного эффекта. Чтобы избежать промерзания грунта и его пучения, вокруг дома создают отмостку с прослойкой теплоизоляционного материала.
Как правильно выбрать теплоизоляцию
При всем широком богатстве выбора на рынке теплоизоляционных материалов, существуют строгие критерии выбора теплоизоляции. Материал и толщину теплоизоляции определяют при помощи теплотехнического расчета. Утеплитель следует использовать строго по назначению. Если материал предназначен для фундамента, значит для фундамента, для утепления стен снаружи – значит именно таким образом применять материал. Необходимо учитывать требуется ли гидро- и- пароизоляция при утеплении и заранее продумать эти моменты. При производстве работ по утеплению важно знать, что изолировать от внешних температурных воздействий необходимо всю площадь поверхностей. Помимо утепления стен, уделяют особое внимание чердачным перекрытиям, так как через них теряется наибольшая часть тепла. Обязательно следует утеплять сложные геометрические поверхности и выступающие за утеплитель элементы. Иначе будут образовываться мостики холода, которые значительно снижают эффект утепления. Швы в неволокнистых теплоизоляторах таких, как, например, пенополистирол, должны герметизироваться монтажной пеной.
Таким образом нельзя сказать однозначно точно: какой утеплитель лучше. К данному вопросу нужно подходить взвешенно и расчетливо. В каждом отдельном случае будет задействован конкретный вид теплоизоляции или комбинация теплоизоляционных материалов.
Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® и гидроизоляция PLASTFOIL® для масштабных проектов в сфере культуры
Технологии обустройства кровли компании «ПЕНОПЛЭКС СПб» находят широкое применение в различных областях строительства, в том числе для реализации проектов в сфере образования и культуры.
На фото: реконструкция кровли дебаркадера. Здание Государственного исторического музея Южного Урала, Челябинск.
Высококачественная теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® из экструзионного пенополистирола и полимерная гидроизоляция PLASTFOIL® использованы для реконструкции дебаркадера в здании Государственного исторического музея Южного Урала.
Это учреждение сегодня играет заметную роль в культурной жизни Урала и страны в целом, а его история начиналась с обычного «Музея местного края», созданного в 1923 году узким кругом челябинских энтузиастов-краеведов. Однако с самого начала к пополнению экспозиции стали привлекать высокопрофессиональных ученых-археологов, и было накоплено немало ценных артефактов. Важной вехой в развитии музея стало решение о строительстве нового здания, приуроченном к 70-летию Челябинской области в 2004 году. В результате был возведен современный музейно-выставочный комплекс общей площадью 10,5 тыс. м2, напоминающий крепость, с которой на том же месте на берегу реки Миасс в XVIII веке начинался Челябинск. На начало 2000-х годов данное строительство стало крупнейшим проектом региона в сфере культуры. Сейчас, помимо экспозиционных помещений и хранилища фондов, которые уже составляют более 300 тыс. экспонатов, комплекс включает библиотеку, конференц-залы, мастерские.
Сегодня в Государственном историческом музее Южного Урала наряду с постоянной экспозицией регулярно проводятся выставки, их количество достигает 70 в год. У музея налажены партнерские отношения с Музеем Московского Кремля, Третьяковской галереей, Государственным историческим музеем, многими зарубежными музеями и выставочными организациями из Японии, Франции, Испании и других стран. Далеко не у каждого краеведческого музея такая счастливая судьба.
Государственный исторический музей Южного Урала стал крупным центром современного искусства, причем не только изобразительного. В стенах комплекса регулярно проводятся фестивали, крупнейшим из которых стал ежегодный фестиваль современного искусства «Дебаркадер». В рамках мероприятия проходят спектакли, показы кинофильмов, поэтические чтения и, конечно, выставки картин и инсталляции. Имя фестивалю дало место его проведения. В данном случае дебаркадером называют цокольный этаж музейного комплекса, который первоначально использовался в качестве гаража, а с 2015 года приспособлен под мероприятия. В этом году фестиваль проходит уже в пятый раз, с 3 по 24 ноября, к его открытию реконструирована крыша дебаркадера площадью 1800 м2.
Крыша дебаркадера является пешеходной зоной и выполнена в эксплуатируемом варианте. Основой кровельной конструкции служат материалы производства «ПЕНОПЛЭКС СПб» — теплоизоляционные плиты ПЕНОПЛЭКС® из экструзионного пенополистирола и гидроизоляционная полимерная мембрана PLASTFOIL®GEO толщиной 1,5 мм.
Эффективная теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® с коэффициентом теплопроводности не выше 0,034 Вт/м∙°С и нулевым водопоглощением играет важную роль в поддержании требуемых температурно-влажностных режимов в помещении. Это нужно как для сохранности экспозиционных материалов, выставляемых в помещении дебаркадера, так и для комфорта участников и зрителей фестивальных мероприятий. Кроме того, необходима надежная защита помещений от протечек кровли, которую успешно осуществляет герметичная мембрана PLASTFOIL®GEO. Оба материала отличаются высокой прочностью, биостойкостью, экологической безопасностью, устойчивостью к высоким и низким температурам и их перепадам, долговечностью.
Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® и гидроизоляция PLASTFOIL® широко применяются для возведения и реконструкции многих кровель, включая эксплуатируемые. Материалы безупречно выполняют свои функции, в том числе по защите помещений с особыми требованиями к микроклимату.
Тренд на энергоэффективность
По мнению экспертов, требуемой энергоэффективности зданий невозможно достичь без применения в строительстве новых технологий и материалов, которые должны быть финансово доступны и окупаемы.
За последние годы в России сформировался тренд на повышение энергоэффективности объектов. Он обусловлен как внедрением новых стандартов и требований, так и появлением новых строительных технологий и материалов. Эксперты отмечают, что в настоящее время появилось много энергоэффективных решений, которые могут применяться при возведении и эксплуатации зданий, но некоторые из них достаточно дороги. Однако сейчас наблюдается тенденция их удешевления, из-за массового появления.
По мнению технического директора ООО «Городской центр экспертиз – энергетика» Василия Тарасовского, в настоящее время можно выделить несколько приоритетных направлений в области повышения энергоэффективности уже действующих зданий. Это утепление современными теплоизоляционными материалами, установка энергосберегающих окон, современных отопительных приборов (например, инфракрасных нагревателей). Если говорить о промышленных объектах, то также важна замена осветительных приборов на современные светодиодные, в том числе оборудованные датчиками движения. Необходимы реконструкция вентиляции, а также организация приборного учета энергоресурсов и систематический анализ показаний приборов.
Эксперт отмечает, что проведение энергосберегающих мероприятий в промышленных зданиях имеет большой срок окупаемости, что экономически невыгодно предприятию. Например, утепление наружных стен будет окупаться не менее 20 лет. Тем не менее, тренд на энергоэффективность сохраняется. По словам Василия Тарасовского, промышленное энергоэффективное здание – это чаще всего недавно возведенный корпус, выполненный из сэндвич-панелей, или железобетонный, покрытый современными утеплителями, со светодиодным освещением.
Все более энергоэффективными становятся офисные и жилые объекты. Для них также важна качественная теплоизоляция. Ведущий архитектор компании «Метрополис» Ксения Пашкевич отмечает, что, пожалуй, самые распространенные сегодня системы утепления ограждающих конструкций – вентилируемый и невентилируемый фасады. «В качестве утеплителя для обеих систем используют плиты из минеральной ваты, экструдированный пенополистирол, плиты, изготовленные из базальтовых горных пород, плиты из пеностекла и т. п. Система очень гибкая и применима ко всем типам зданий и сооружений. Коэффициент теплопотерь здания можно регулировать за счет увеличения или уменьшения теплоизоляционного слоя», – поясняет она.
По словам специалиста, окна являются в вопросе энергоэффективности самым слабым звеном в здании. Именно через них происходит основной процент теплопотерь. Применение энергоэффективных окон позволяет защититься от этого.
С этим согласен и продакт-менеджер департамента маркетинга Pilkington Glass Russia Александр Круглов. «Безусловно, важными элементами энергоэффективного здания должны быть стекло и стеклопакет. Это понимают и застройщики, и компании, занимающиеся эксплуатацией и обслуживанием зданий. Уже произошло изменение требований к светопрозрачным конструкциям. Тенденция идет к тому, что в ближайшее время они будут продолжать ужесточаться, так же, как и требования к другим характеристикам зданий. Это будет влиять на применяемые в строительстве материалы, технологии, но в целом позитивно отразится на его качестве. Непосредственно спрос на энергоэффективные окна будет активно расти, и продукт через определенное время увеличит свою долю среди строительных материалов», – подчеркнул он.
Мнение
Ксения Пашкевич, ведущий архитектор компании «Метрополис»:
– Энергоэффективность зданий повышается благодаря применению комплекса новых архитектурно-строительных решений, который, в свою очередь, зависит от применения инновационных материалов и технологий для теплозащиты ограждающих конструкций. Сегодня рынок строительных материалов и технологий в России широк, что отчасти даже затрудняет выбор. Поэтому реализация энергоэффективных решений, задействованных в объекте, будет зависеть от грамотно подобранных технологий и материалов и, конечно, от опыта и квалификации авторов проекта. Далее вопрос переходит непосредственно на стройку. Физический потенциал здания зависит уже от качества строительных работ и точного соответствия проектным решениям.