Устройство теплоизоляции: утепление фасадов
В том, что необходимость тратить средства на дополнительное утепление дома, соответствующее современным требованиям теплозащиты, существует, можно убедиться, взглянув на сравнительные результаты расчетов теплопотерь.
Расчеты выполнены для типового двухэтажного дома с мансардой общей площадью 205 м2, утепленного в соответствии со старыми и современными нормами. Необходимая мощность системы отопления до утепления составляет 30 кВт. После того как дом был утеплен, требуемая мощность не превышает 15 кВт. Так что вывод очевиден.
Место расположения утеплителя
Существует три варианта расположения утеплителя.
1. С внутренней стороны стены
Преимущества:
- Наружная отделка дома полностью сохраняется.
- Удобство в исполнении. Работы выполняются в тепле и сухости, причем делать это можно в любое время года.
- Можно прибегнуть к самым современным на данный момент технологиям, используя самый широкий выбор материалов.
Недостатки:
- В любом случае потери полезной площади неизбежны. При этом, чем больше коэффициент теплопроводности утеплителя, тем больше будут потери.
- Вполне вероятно повышение влажности несущей конструкции. Через утеплитель (обычно паропроницаемый материал) водяные пары проходят беспрепятственно, а затем начинают скапливаться или в толще стены, или на границе "холодная стена-утеплитель". Одновременно утеплитель задерживает поступление тепла из помещения в стену и таким образом понижает ее температуру, что еще более усугубляет переувлажнение конструкции.
- То есть если по тем или иным причинам единственно возможным вариантом утепления будет являться размещение утеплителя изнутри, то потребуется принять достаточно жесткие конструктивные меры для защиты стены от воздействия влаги — установить со стороны помещения пароизоляцию, создать эффективную систему вентиляции воздуха в помещениях.
2. Внутри стены (многослойные конструкции)
В этом случае утеплитель размещается с наружной стороны стены и закрывается кирпичом (облицовочным). Создание такой многослойной стены довольно успешно можно реализовать при новом строительстве, но для уже существующих зданий трудновыполнимо, так как вызывает увеличение толщины конструкции, что, как правило, требует усиления, а значит — переделки всего фундамента.
3. С наружной стороны стены
Преимущества:
- Наружная теплоизоляция защищает стену от переменного замораживания и оттаивания, температурные колебания ее массива делает более ровными, что увеличивает долговечность несущей конструкции.
- "Точка росы", или зона конденсации выходящих паров, выносится в утеплитель — за пределы несущей стены. Используемые для этого паропроницаемые теплоизоляционные материалы, не препятствуют испарению влаги из стены во внешнее пространство. Это способствует снижению влажности стены и увеличивает срок эксплуатации всей конструкции.
- Наружная теплоизоляция не позволяет тепловому потоку проходить от несущей стены наружу, повышая, таким образом, температуру несущей конструкции. При этом массив утепляемой стены становится теплоаккумулятором — способствует более продолжительному сохранению тепла внутри помещения зимой и прохлады — в летний период.
Недостатки:
- Наружный теплоизоляционный слой необходимо защищать как от увлажнения атмосферными осадками, так и от механического воздействия прочным, но паропроницаемым покрытием. Приходится устраивать так называемый вентилируемый фасад либо штукатурить.
- Так называемая точка росы попадает внутрь слоя утеплителя, а это всегда приводит к повышению его влажности. Избежать этого можно будет, применив утеплители с высокой паропроницаемостью, за счет которой влага как попала внутрь слоя, так из него и испарится.
- Взвесив все плюсы и минусы каждого из трех способов размещения утеплителя, можно однозначно сказать, что наружное утепление, безусловно, самое рациональное.
Способы утепления фасадов
Стоит сразу отметить, что при утеплении здания снаружи его отделка уже перестает играть только эстетическую роль. Теперь она должна не только создать комфортные условия внутри здания, но также и обеспечить защиту несущей конструкции и укрепленного на ней утеплителя от воздействия разного рода погодных факторов, но без потерь внешней привлекательности. В связи с этим невозможно рассказывать только о способах утепления домов и о материалах, используемых для этого, — как ни крути, а придется параллельно говорить и об отделке, так как обе операции друг от друга попросту неотделимы.
В первую очередь стоит рассмотреть деревянные конструкции, поскольку именно для них схема стенового "слоеного пирога" получается наиболее сложной и именно они наиболее подвержены разрушению из-за неправильного устройства. Нелишним будет попутно рассмотреть и процессы, происходящие в утепленной конструкции.
Утепление деревянных конструкций
Как известно, древесина — один из самых традиционных строительных материалов, из которого возводят каркасные и рубленые дома не только в России, но и во многих других странах. Правда, какими бы замечательными свойствами дерево ни обладало, оно не является теплоизолятором в достаточной степени. Так как речь идет об относительно влагоемком материале, сильно подверженном процессам гниения, воздействию плесени и другим болезням, вызываемым его увлажнением, то наиболее оптимальной схемой считается внешнее утепление с защитно-декоративным экраном (внешняя обшивка) с вентилируемым зазором между утеплителем и этим самым экраном.
В эту схему включаются такие компоненты, как внутренняя облицовка (со стороны помещения), пароизоляция, деревянная несущая конструкция, утеплитель, ветрозащита, вентилируемый воздушный зазор, внешняя облицовка (с улицы). Если мы хотим понять, для чего необходим каждый из этих компонентов, стоит более подробно рассмотреть те физические процессы, что происходят в утепленной конструкции.
В среднем при круглогодичной эксплуатации здания отопительный сезон продолжается 5 месяцев, из которых три приходятся на зиму. Значит, 24 часа в сутки имеет место устойчивая разница температур между внутренним пространством (зона плюсовой температуры) и улицей (зона минусовой температуры). А раз уж разница температур есть, значит, в стеновой конструкции, обладающей определенной теплопроводностью, неизбежно образуется тепловой поток в направлении "из тепла в холод". Попросту говоря, стена отбирает тепло помещения и отводит его на улицу. Так вот, главная задача утеплителя — свести этот поток к минимуму. В настоящее время применение утеплителей регулируется требованиями к теплозащите ограждающих конструкций, указанными в изменении № 3 к СНиПу 11-3-79* "Строительная теплотехника", вступившими в силу еще в начале 2000 года.
Важно знать, что теплоизоляционный материал эффективен до той поры, пока он остается сухим. К примеру, базальтовый утеплитель с объемной влажностью всего лишь в 5% теряет 15-20% своих теплоизоляционных свойств. При этом, чем больше его влажность, тем более значимыми становятся потери. По сути, утеплитель перестает быть утеплителем, а значит, главным становится вопрос: откуда же в нем берется влага?
В воздухе всегда в том или ином объеме содержатся водяные пары. При 100% относительной влажности и температуре 20 °С в 1 м3 воздуха может содержаться до 17,3 г воды в виде пара. По мере уменьшения температуры способность воздуха удерживать влагу резко понижается, и при температуре 16 °С в 1 м3 воздуха уже воды может содержаться не более 13,6 г. То есть чем ниже температура, тем меньше влаги воздух способен удерживать. Если при понижении температуры реальное содержание водяного пара в воздухе превышает предельно допустимую для данной температуры величину, то "лишний" пар тут же превратится капли воды. А это и есть источник увлажнения утеплителя.
Происходит весь этот процесс следующим образом. Относительная влажность воздуха в помещении составляет порядка 55-65%, что сильно превышает влажность уличного воздуха, особенно зимой. А раз уж есть разница величин между двумя объемами, то неизбежно возникает "поток", призванный уравнять эти величины, — теплый водяной пар сначала двигается из помещения на улицу через утепленную конструкцию. Но поскольку двигаться ему предстоит "из тепла в холод", по пути он будет конденсироваться (превращаться в капли), увлажняя, таким образом теплоизоляционный материал.
Пресечь процесс увлажнения можно за счет создания так называемого паробарьера, устраиваемого со стороны помещения. Чтобы его создать, потребуются или пара слоев масляной краски, или рулонные пароизоляционные материалы, которые закрывают декоративной обшивкой. Пары влаги в этом случае удаляются из помещений посредством принудительной вентиляции.
Но организация такого паробарьера — далеко не необходимое единственное условие. Воздух, который содержится в утеплителе, нагревшись от внутренней (несущей) стены, начнет свое движение в сторону улицы. Надо сказать, что одновременные паропроницаемые теплоизоляционные материалы такому движению препятствовать не будут, и по мере охлаждения воздуха из него тоже может начать конденсироваться влага. Во избежание этого водяным парам, достигшим внешней границы теплоизоляционного материала, должна предоставляться беспрепятственная возможность его покинуть до наступления конденсации. Так что, вторым условием обеспечения нормальной работы утепленной конструкции является наличие грамотно организованного проветривания — создание так называемого вентилируемого зазора между наружной обшивкой и слоем теплоизоляционного материала, а также условий для возникновения в этом зазоре "тяги" (потока воздуха). Как раз "тяга" и будет удалять водяные пары, которые выходят из теплоизоляционного материала.
Но и этих мер будет мало. Необходимо также изолировать теплоизоляционный слой со стороны улицы, а если этого не сделать, теплоизоляционные свойства утеплителя могут ухудшиться. Во-первых, за счет атмосферной влаги (проникновение дождя, снега и т. п.) может происходить увлажнение слоя теплоизоляции. Во-вторых, из-за ветра невозможно "продувание" утеплителей малой плотности, которое сопровождается уносом тепла. В-третьих, под действием постоянного потока воздуха в вентилируемом зазоре может начаться разрушение теплоизоляционного материала — процесс " выдувания " утеплителя.
С целью сохранения теплозащитных характеристик конструкции на поверхность теплоизоляции, граничащую; с вентилируемым зазором, укладывают слой ветрозащитного, влагоизоляционного и при этом паропроницаемого материала.
Недопустимо устанавливать со стороны улицы тот же паронепроницаемый ("не дышащий") материал, что и с внутренней стороны (так называемый паробарьер), так как в этом случае утепленная конструкция стала бы изолированной. Дело в том, что в изолированном пространстве воздух тоже движется "из тепла в холод", но при этом не имеет возможности выйти в сторону вентилируемого зазора. С продвижением воздуха в сторону наружной обшивки и одновременного остывания внутри теплоизолятора происходит активная конденсация влаги, которая со временем смерзается в лед. Как результат — теплоизоляционный материал теряет большую часть своей эффективности. С приходом теплого сезона лед растает, и вся конструкция неизбежно начнет гнить.
Подводя итог всему вышесказанному, можно сформулировать следующее основное условие успешной работы утепленной стеновой конструкции: теплоизоляция должна оставаться достаточно сухой независимо от времени года и от погодных условий. Благодаря выполнению этого требования обеспечивается наличие паробарьера со стороны помещения и ветробарьера со стороны вентилируемого зазора.
Конструкция и порядок ее монтажа обрешетки в основном будет зависеть от материала, который будет использоваться в качестве защитного экрана. К примеру, процесс монтажа обрешетки под укладку утеплителя с последующим монтажом сайдинга выглядит примерно следующим образом. На внешней поверхности стены закрепляют вертикальные, заранее обработанные антисептическим составом деревянные брусья — их толщина 50 мм, а ширина должна превышать толщину плит выбранного утеплителя. К примеру, при толщине теплоизоляции 80 мм толщина брусьев каркаса должна быть как минимум 100-110 мм— это необходимо для обеспечения воздушного зазора. Шаг обрешетки следует выбирать в соответствии с шириной плит утеплителей. Последние укладываются в пазы между брусьями и дополнительно прикрепляются к несущей стене посредством анкеров. Число анкеров на 1 м2 утеплителя определяется в соответствии с плотностью (а значит, и прочностью) выбранного утеплителя и может варьироваться в пределах 4-8 шт. Поверх утеплителя монтируется ветроизоляционный слой, а уже затем сайдинг.
Конечно же, это наиболее простая, но вовсе не самая лучшая схема, так как при ее реализации остаются еще так называемые мостики холода (зоны со значительно меньшим, нежели утеплитель, тепловым сопротивлением), которыми в данном случае являются брусья обрешетки. Значительно более эффективна с теплотехнической точки зрения схема монтажа, при которой слой утеплителя разделен на две равные части (допустим, при необходимой толщине 100 мм используют две плиты толщиной 50 мм) и для укладки каждого из этих слоев используется собственная обрешетка. В последнем случае брусья обрешетки верхнего слоя набиваются перпендикулярно брусьям нижнего. Конечно, создание подобной конструкции — более трудоемкий процесс, зато в ней практически отсутствуют "мостики холода". В завершение остается закрыть утеплитель слоем ветроизоляции, закрепив ее вертикальными брусьями, и смонтировать тот же сайдинг уже на них.
Как уже отмечалось, пароизоляционные материалы используются в утепляемых стеновых конструкциях в качестве "внутренней" защиты теплоизоляционных материалов. Выбирая тот или иной конкретный материал, обычно руководствуются принципом: чем выше значение сопротивления паропроницанию материала (Rn), тем лучше.
Продаются пароизоляционные материалы в рулонах и могут монтироваться как по горизонтали, так и по вертикали на внутреннюю сторону ограждающей конструкции вплотную к теплоизоляции. Соединение с элементами несущей конструкции выполняют либо скобами механического сшивателя, либо оцинкованными гвоздями с плоской головкой. Следует учитывать, что водяной пар обладает достаточно высокой диффузионной (проникающей) способностью, в связи с чем паробарьер должен создаваться в виде сплошного экрана, а значит, обязательным условием является герметичность швов. Помимо всего прочего необходимо внимательно следить за тем, чтобы пленка оставалась целостной.
Уже давно герметизация швов обеспечивается при помощи бутилкаучуковых соединительных лент, имеющих с обеих сторон клеевые слои, либо путем укладки "полос" пароизоляционного материала внахлест с фиксацией вдоль шва контрбрусом.
Когда мы имеем дело с потолками жилых пространств, мансардных надстроек и помещений с повышенной влажностью, требуется предусмотреть зазор в 2-5 см между пароизоляцией и материалом внутренней облицовки, что должно предотвратить его увлажнение.
На данный момент российский рынок строительных материалов предлагает для создания паробарьера пароизоляционные материалы таких производителей, как: JUTA (Чехия) — Jutafol N/Al; TEGOLA (Италия) — линия Bar; ELTETE (Финляндия) — линия Ре-Рар 125, ICOPAL (Финляндия)— Ventitek, Ventitek Plus, Elbotek 350 White, Elbotek 350 Alu, Alupap 125, Elkatek 150, Elkatek 130; MONARFLEX (Дания) — Polykraft и некоторые другие.
Ветроизоляционные материалы применяются в стеновых конструкциях (в том числе и системы вентилируемых фасадов), выполняя функцию наружной защиты теплоизоляционных материалов. Основная задача этих материалов — не пускать влагу и ветер внутрь слоя утеплителя, не препятствуя при этом выходу из него водяных паров.
Выбирая ветроизоляционные материалы, важно учитывать, что сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции должно снижаться в направлении движения водяного пара — "из тепла в холод". То есть чем меньше значение сопротивления паропроницанию выбранного материала (Rn), тем меньше вероятность конденсации водяного пара внутри утепляемой конструкции. Правда, при следовании этому принципу есть риск переусердствовать. Как показывает практика устройства вентилируемых фасадов, паропроницаемость ветрозащитных материалов в пределах 150-300 г/(м2-сут) является вполне достаточной, а их цена — волне адекватной (около 0,5 у. е./м2). Что же касается применения супердиффузионных материалов (их паропроницание превышает 1000 г/(м2-сут)), то они в данном случае ничего принципиально иного в работу конструкции не внесут, а вот стоимость конструкции заметно вырастет, так как цены на подобные материалы превышают 1 у. е./м2.
Монтаж ветрозащитных материалов осуществляется на внешнюю сторону ограждающей конструкции вплотную к теплоизоляции. Материал можно укладывать как горизонтально, так и вертикально. Внахлест между полотнами (ширина) должен составлять как минимум 150 мм. Чрезвычайно важно соблюдать рекомендации производителя по монтажу и укладке и ни в коем случае не путать лицевую сторону с изнаночной. Последнее имеет большое значение из-за того, что многие пароизоляционные материалы обладают односторонней проводимостью паров, и если стороны окажутся перепутанными, утепляемая конструкция превратится в изолированную, что для нее губительно.
В процессе монтажа полотна ветрозащитного материала предварительно закрепляются оцинкованными нержавеющими гвоздями с широкой шляпкой, либо для этих целей подойдут специальные скобы с шагом 200 мм. Завершающее крепление выполняется с помощью бруса сечением 50 х 50 мм, прибитого оцинкованными гвоздями длиной 100 мм с интервалом в 300-350 мм.
Затем выполняется монтаж облицовочного материала.
В настоящий момент для создания ветрозащитного барьера российский рынок предлагает пароизоляционные материалы таких производителей, как: JUTA (Чехия) — Jutafol D, Jutakon, Jutavek; DUPONT (Швейцария) — мембраны серии Tyvek; MONARFLEX (Дания)— Monarflex BM 310, Monarperm 450, Difofol Super; ELTETE (Финляндия) — Elkatek SD, Elwitek 4400, Elwitek 5500, Bitupap 125, Bitukrep 125 и др.
Утепление каменной (кирпичной) стены
Утепление с дальнейшим оштукатуриванием.
Для этих целей используют так называемые контактные фасадные теплоизоляционные системы (рис. 40). Существует великое множество вариантов подобных систем: Tex-Color, Heck, Loba, Ceresit (Германия), "Термошуба" (Беларусь), (США), системы ЦНИИЭП жилища (РФ), "Шуба-плюс" и т. п. В таких системах конструктивные решения отличаются видом использованного утеплителя и способами его крепления. А также толщиной и составом защитного и клеевого слоев, видом армирующей сетки и т. д. Предлагаемые же каждой из них схемы утепления во многом схожи: клеевое или механическое закрепление утеплителя при помощи анкеров, дюбелей и каркасов к имеющейся стене с дальнейшим покрытием его защитным (но обязательно паропроницаемым) слоем штукатурки (к примеру, в системе Dryvit чаще всего, используется акриловая штукатурка).
В качестве основания может послужить сухая, прочная и чистая не оштукатуренная либо оштукатуренная кирпичная, бетонная или пеногазобетонная фасадная стена. Значительные неровности следует ликвидировать посредством цементного или известково-цементного раствора. Когда поверхность кирпичной стены не нуждается в упрочнении с помощью грунтовки, можно обойтись без нее для всех остальных видов оснований грунтовки использовать стоит.
Порядок работ примерно следующий. Функцию опоры для первого ряда теплоизоляционного материала может выполнять выступающий край фундамента либо край бетонной плиты перекрытия. Если же таковая отсутствует, то при помощи дюбелей устанавливают фальшопору — деревянную или металлическую опорную рейку (деревянная непосредственно перед оштукатуриванием удаляется). Расход клея, к примеру, для кирпичной кладки будет составлять от 3,5 до 5 кг/м2, что напрямую зависит от того, насколько основа ровная. Плиты кладутся, как при кладке кирпича, — тесно друг к другу с "перевязкой швов".
Надо сказать, что процедура приклеивания для фасадов малой площади по большому счету не обязательна — клей нужен только для того, чтобы удержать плиты утеплителя на фасаде до закрепления их на несущей стене механическим способом.
-Закрепить плиты утеплителя механически нужно обязательно, например, это можно сделать с помощью пластмассовых распорных дюбелей с нержавеющим металлическим стержнем. Количество дюбелей зависит от типа используемого утеплителя, к примеру, для пенополистирола оно должно составлять как минимум 6 на 1 м2. Глубина закрепления дюбелей в основе стены должна быть не менее 50 мм.
Выполнение работ осуществляется через 2-3 дня после приклеивания. Углы и края оконных и дверных откосов укрепляются посредством специальных угловых профилей из перфорированного алюминия либо пластмассы. После этого можно приступать к нанесению основного штукатурного слоя. Если предполагается сделать небольшой слой штукатурки (в пределах 12 мм в случае использования плотного минерального утеплителя), можно использовать пластифицированную щелочеустойчивую стеклосетку, при более толстом слое (2-3 см в случае использования пенополистирола) лучше применить металлическую сетку.
Наносят штукатурку в два слоя. Первым кладется более толстый слой — в него вдавливаются полосы арматурной сетки. Делается это, чтобы сетка, а значит, и штукатурка как можно лучше воспринимала температурные и другие нагрузки, она должна находиться во внешней трети толщины штукатурного слоя, а не у самой поверхности теплоизоляционного покрытия. Вторым кладут более тонкий слой штукатурки — сразу после вдавливания сетки в нижний слой. И по ширине, и по длине полосы сетки перекрываются на 10-20 см, а на углах здания загибаются с нахлестом.
Стоит обратить внимание на то, что для приклеивания изоляционных плит и изготовления основной штукатурки можно применять как один и тот же раствор, так и разные. К примеру, для приклеивания — Ispo Kleber Mortar, а для оштукатуривания — Ispos № 1 Verbundmortel при тонком слое, или Ispo SL 540 Armierungs-Leichtputz при слое толстом. Также для оштукатуривания подойдут составы, армированные микроволокнами, что придаст им дополнительную прочность и снизит вероятность появления трещин (один из таких — Jubizol Lepilna Malta пр-ва JUB, Словения).
Когда штукатурка высохнет, можно приступать к окончательной отделке. На этом этапе работ выбор в большей степени будет зависеть от ваших предпочтений: штукатурка, обработанная валиком, шпателем, набрызгом; штукатурка "с начесом", с затиранием типа "кора дуба", и т. Д; С дальнейшим ее окрашиванием или просто окрашиванием основного штукатурного слоя после шпаклевания.
При описанном выше способе отсутствует необходимость в использовании пароизоляционных и ветроизоляционных материалов. Пароизоляционные будет заменять непосредственно сама несущая конструкция — она обладает достаточно высоким коэффициентом сопротивления паропроницанию, а ветроизоляционные заменит слой паропроницаемой штукатурки. Малые количества водяных паров, все-таки попавшие внутрь стены, будут беспрепятственно выводиться наружу через штукатурку и слой утеплителя.
Конструкция с вентилируемым зазором
Данный вариант утепления по большому счету является чем-то средним между уже рассмотренными выше вариантами для деревянного и для каменного дома с дальнейшим оштукатуриванием. Хотя утеплитель в этом случае не приклеивается, а крепится к фасаду дюбелями. После этого его поверхность закрывают ветроизоляционным материалом, и устраивается вентилируемый зазор, который снаружи должен будет прикрывать защитно-декоративный экран. Так же как и в предыдущем случае, здесь нет необходимости в применении пароизоляционных материалов.
Навесной фасад можно монтировать как на деревянную обрешетку, так и на металлическую. Металлические профили и другие элементы, которые позволяют быстро и довольно просто осуществить такой монтаж, сейчас в большом количестве предлагаются многими фирмами — например, такими, как "МЕТАЛЛ ПРОФИЛЬ".
Основным достоинством этой схемы утепления является то, что ее крепление можно выполнять при отрицательных температурах (нет так называемых мокрых процессов). Однако у системы есть свои ограничения в применении для зданий со сложной архитектурой, а также в тех случаях, когда требуется точное воспроизведение первоначального облика фасада.
В малоэтажном строительстве лучше всего применять декоративно-защитные экраны с дополнительными источниками воздушной конвекционной подпитки на поверхности экрана. В реальности они выполняются в виде щелевых воздухозаборников, которые формуются при производстве элементов фасада. В качестве классического примера можно привести популярный ныне пластиковый сайдинг с перфорацией на нижнем изгибе панелей. Такой же экран можно смонтировать с применением облицовочной плитки ARDOGRES — при монтаже под каждой плиткой образуется технологический зазор размером 10 на 160 мм.