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.
Свет в окне
В фасадном остеклении жилых домов и коммерческих объектов продолжают задействоваться новые технологии и материалы.
За последние 15–20 лет фасадное остекление зданий значительно изменилось. Стали задействоваться новые технологичные и стилевые решения, позволяющие окну гармонировать с архитектурой и пространством объекта. При этом фасадное остекление стало нести и серьезные энергосберегающие функции.
По словам специалиста по архитектурным проектам компании SP Glass (производство стекла) Александра Круглова, стекольная отрасль сделала большой рывок, особенно это касается России. «Сравнительно недавно в жилых домах, административных зданиях, бизнес-центрах задействовалось обычное остекление с разной категорией качества. Сейчас же все изменилось. Застройщик, обычный гражданин, который строит себе дом, дачу или просто меняет окна в своей квартире, стал более разборчивым. Потребитель выбирает стекла, производимые по новым технологиям, с мультифункциональными свойствами», – отмечает он.
Руководитель аналитического центра «Главстрой Санкт-Петербург» Дмитрий Ефремов напоминает, что сегодня практически во всех новостройках Северной столицы балконы и лоджии застеклены самими застройщиками. Такой подход позволяет выдержать единообразие фасадов, снизить в квартире уровень шума с улицы, повысить комнатную температуру в холодное время года. При этом просторные лоджии служат пространством не только для хранения вещей, но и для занятий фитнесом и чаепития с друзьями.
«Оконные проемы сегодня могут быть как стандартных, так и увеличенных размеров. Цвет профиля все чаще подбирается под фасад в зависимости от архитектурного облика проекта. Среди материалов широкое применение получили конструкции из алюминия, реже девелоперы работают с ПВХ-панелями. Способы остекления напрямую зависят от класса объекта. Наиболее современным и дорогостоящим является безрамное остекление. Более доступным вариантом служит частичное остекление», – говорит Дмитрий Ефремов.
Представители компании «БФА-Девелопмент» добавляют, что застройщики используют как «холодное», так и «теплое» остекление. Первое предполагает использование одного стеклопакета или стекла. Чаще всего при таком формате для сооружения фасадной системы используется алюминиевый профиль не толще 5 см. «Теплое» остекление задействует 2-3 стекла, а профиль (в большей степени широкий рамный ПВХ) – с поперечным сечением не менее 5 см.
По словам заместителя генерального директора ООО «Бонава Санкт-Петербург» Александра Свинолобова, революции, конечно, за последние 10-15 лет не произошло по сравнению с периодом перехода от деревянных рам с одинарным остеклением на пластиковые и алюминиевые со стеклопакетами. Однако остекление стало намного дешевле, эффективнее и доступнее. Это объясняется, в частности, тем, что производителей, поставщиков и монтажных организаций сегодня довольно много. Поэтому и конкуренция в этом сегменте очень высокая.
В настоящее время, как рассказывает руководитель бизнес-направления «Окна» компании «Леруа Мерлен» Янник Муиш, волна замены оконных конструкций продолжается, в том числе и уже установленных пластиковых стеклопакетов. «Это связано с тем, что конструкции, установленные в период появления на рынке ПВХ-окон, были разными по качеству. Замена обусловлена тем, что за прошедшее время появились новые, более эффективные энергосберегающие и иные решения, в том числе по шумоизоляции. Кроме того, качество фурнитуры ранее установленных оконных систем оставляло желать лучшего, они уже имеют износ. А для многих клиентов надежность и качество современных оконных конструкций становятся решающим фактором для полной замены», – подчеркнул он.
Кстати
По данным экспертов агентства «Окна Маркетинг», рынок пластиковых окон в России за первое полугодие 2019 года сократился на 3% в натуральном выражении по отношению к аналогичному периоду прошлого года. Общим трендом можно считать падение маржинальности бизнеса всех участников рынка, включая производителей окон.
Александр Круглов: «Стекла с нанопокрытием помогают экономить энергию и деньги»
Курс на энергоэффективность, взятый в строительстве и ЖКХ, невозможен без внедрения в эти отрасли современных технологий производства стекла. В этом уверен специалист по архитектурным проектам компании SP Glass Александр Круглов. Он рассказал «Строительному Еженедельнику» о том, как стекла с нанопокрытием, производимые заводом Pilkington Glass Russia (входит в холдинг SP Glass), помогают повысить комфорт в помещениях и экономить денежные средства.
– В чем особенности стекла с напылением, которые выпускает Pilkington Glass Russia? Более ли затратно его производить, чем обычное?
– Стекла с напылением мы начали выпускать в 2014 году. Суть в том, что на стекло наносится специальное покрытие, которое придает ему дополнительные характеристики и свойства. В Pilkington Glass Russia с помощью специальной вакуумно-магнетронной установки на стекло, среди десятка других функциональных слоев, наносится и серебро толщиной в 12 нанометров. Его можно назвать нанонапылением, такие слои не видны человеческому глазу.
На фото: Магнетронная установка для нанесения энергоэффективных покрытий на заводе Pilkington Glass Russia
Серебро позволяет придать обычному стеклу уникальные энергоэффективные свойства. Благодаря минимальному расходу сравнительно недешевого металла производство мультифункционального стекла не намного затратнее обычного.
– А отличается ли стоимость стеклопакетов с нанопокрытием от более стандартных?
– Они стоят немного дороже, но не в разы. Вместе с тем, в отличие от стандартных стеклопакетов, они позволяют экономить. К примеру, эксплуатация кондиционеров в летний период, батареи с повышенной температурой в холодное время приводят к тому, что собственник несет дополнительные финансовые расходы на оплату электроэнергии, теплоснабжения. Стекла с покрытием имеют уникальные защитные свойства и позволяют без дополнительных затрат создавать комфортный микроклимат в помещениях и зимой, и летом. Стеклопакеты с таким стеклом будут долгие годы радовать своим качеством потребителей, экономя их денежные средства.
На фото: Лофт-квартал Docklands, Санкт-Петербург (стекло Pilkington Suncool® 66/33 Pro T)
– Есть ли какие-то внешние отличия энергоэффективного стекла?
– Неспециалисту отличить энергоэффективное стекло с нейтральным оттенком от обычного будет непросто. Необходимо понимать, как отражается свет. Специалист же всегда сможет определить наличие функционального покрытия на стекле. Для определения может использоваться специальный прибор, который оценивает проводимость тока на поверхности стекла. Отдельные же виды покрытий сразу себя выдают, любой наблюдатель сможет определить их, даже без специальной подготовки.
У всех стекол, выпускаемых по современным технологиям, есть сертификаты соответствия и необходимая сопроводительная документация.
Добавлю, что Pilkington Glass Russia выпускает большой ассортимент стекла, как с видимыми, так и внешне не видимыми отличиями. В частности, сейчас при строительстве офисных центров востребованы и зеркальные энергоэффективные витражи, и стекла, внешний вид которых особых свойств «не выдает».
На фото: Штаб-квартира компании «Новатэк» (стекло Pilkington Suncool® 70/40 Pro T)
– На Ваш взгляд, в связи со взятым курсом на энергоэффективность в строительстве и ЖКХ станут ли стекла с покрытием еще более востребованными?
– Безусловно. Мы уже сейчас видим повышенный интерес к такой продукции от застройщиков, управляющих компаний, частных лиц. С учетом того, что требования к энергоэффективности зданий каждые три-четыре года будут ужесточаться, можно предположить, что мультифункциональные стекла через определенное время полностью займут рынок.