С приходом XXI века изменились требования к качеству возводимого жилья. Федеральный закон 2009 года «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности …» резко изменил правила игры во всех отраслях экономики и самым непосредственным образом затронул строительную индустрию, регламентируя её жёсткими нормативами энергоэффективности возводимых зданий. Новые стандарты не допускают возведение отапливаемых, но не утеплённых зданий.
Для удовлетворения современных строительных требований и в соответствии с новыми нормами энергоэффективности, все вновь возводимые отапливаемые сооружения должны хорошо теплоизолироваться.
Задача и предназначение теплоизоляции:
снизить потери тепла зимой, уменьшить нагрев зданий летом;
защитить несущие конструкции от агрессивных воздействий окружающей среды;
уменьшить вредное влияний тяжелых температурных перепадов и прямое их следствие – деформации силовых элементов, что объективно увеличивает срок службы здания в целом;
Теплоизоляционные материалы.
Теплоизоляционные материалы делятся по типу исходного сырья на органические, неорганические и смешанные. Самые распространённые утеплители, органические и неорганические, при сопоставимых плотностях находятся в одном ценовом сегменте.
Неорганические утеплители это различные минеральные ваты и плиты из них (например, каменная вата),вспученный перлит, вермикулит, минеральная вата (стекловата),газобетон и т. д.
Неорганические волокнистые утеплители, пожалуй, самые востребованные в строительстве. Ценны такие их качества, как высокая огнестойкость и хорошая паропроницаемость, в то же время воздух между волокнами находится в статичном состоянии, что препятствует конвективному переносу тепла и делает их хорошими теплоизоляторами.
Минеральная вата (стекловата) хороший, проверенный временем утеплитель, с теплопроводностью между 0,035 и 0,045 Вт/мК, по этому показателю один из лучших теплоизоляционных материалов. Утеплитель минерального происхождения, применяемый для тепловой, звуковой и противопожарной изоляции в строительстве, промышленности и судостроения. Минеральная вата самый востребованный материал на рынке, широко используемый для теплоизоляции домов и сооружений. Не горюч, с хорошими диэлектрическими свойствами и прекрасной паропроницаемостью.
Из недостатков (про прочность – чего нет, того нет),можно отметить гигроскопичность. Минералловатные утеплители, не имея капиллярной структуры, сами боятся влаги.Это общий недостаток всех минералловатных утеплителей. Что бы его уменьшить, производители проводят гидрофобизацию волокна. С течением времени минвата дает усадку, особенно в вертикальных конструкциях зданий, для устранения этого негативного эффекта, для стен применяют минераловатные утеплители плотностью от 120кг/м3 и выше. Еще одним существенным недостатком утеплителей на основе минваты является не стойкость к воздействию грызунов, которые устраивают ходы и норы практически во всех конструкциях здания, где находится минвата.
Каменная вата, паропроницаемый материал, высоко ценится её стойкость к воздействию огня (до 1000 °С). Устойчива к старению – распаду и к воздействию микроорганизмов и насекомых. Используется во всех внешних конструкциях зданий в качестве тепловой защиты, а в перегородках служит звукоизолятором. Единственное место, где её не рекомендуют применять - это изоляция стен подвалов и цокольных этажей. Коэффициент теплопроводности каменной ваты в промежутке от 0,035 до 0,039 Вт/мК. В то же время, большие вариации плотности от 30 кг/м³ до 250 кг/м³ позволяют использовать высокоплотные модификации и там, где присутствуют большие распределённые нагрузки, к примеру для звуко-теплоизоляции полов.
Существенным недостатком утеплителей на основе каменной ваты так же как и стекловаты является не стойкость к воздействию мышей и крыс, которые в ней основательно обосновывают свои жилища.
Кроме минеральной и стекловаты, большим спросом пользуются и органические утеплители, такие, как пенополистирол и экструдированный пенополистирол. Благодаря низкому коэффициенту теплопроводности от 0,035 до 0,040 Вт/мК, низкой стоимости и простоте монтажа, эти утеплители одни из самых практичных изоляционных материалов на нашем рынке. Применяются для теплоизоляции внешних стен зданий, утепления полов подвалов, цокольных этажей и плит перекрытий под цементно-песчаной стяжкой.
Основные недостатки: пожароопасен, а продукты горения сильно токсичны, пароизолятор, что также необходимо учитывать, особенно при утеплении деревянных домов.
Основное направление использования пенополистирола и экструдированного пенополистирола – утепление стен подвалов, цокольных этажей, утепление полов по грунту, утепление отмосток и придомовых территорий.
Так же существенным недостатком пенопласта (в том числе и экструдированного пенополистирола) является нестойкость к воздействию мышей и крыс. Даже будучи оштукатуренным, пенопласт остается беззащитным перед грызунами, в котором они делают множество ходов и нор, тем самым разрушая теплоизоляционный слой здания.
Пенополиуретан так же широко применяется в строительстве, и, в первую очередь, для утепления стен и ремонта крыш. Имеет даже лучшие теплоизоляционные свойства, чем пенополистиролы и минваты. Коэффициент теплопроводности материала в интервале от 0,020 до 0,035 Вт/мК. Пенополиуретан имеет низкую паропроницаемость, что относит его к гидроизоляторам, и это один из существенных недостатков при утеплении деревянных конструкций. Стоек к воздействию влаги и перепадам температур.
Пожароопасен, при горении выделяет токсичные газы, что так же не способствует расширению сферы его применения. Технология утепления зданий при помощи ППУ довольно сложная и при несоблюдении технологических режимов работы оборудования существует большая вероятность получить некачественный материал с большой усадкой, особенно это касается утепления закрытых полостей, где крайне сложно проконтролировать процесс заливки ППУ.
Но главная причина, препятствующая его широкому использованию, высокая стоимость, намного превышающая цену минералловатных и пенополистирольных утеплителей.
Полиуретан производится прямо на строительной площадке в виде пены и с помощью специального оборудования наносится на обрабатываемые поверхности и закрытые полости. Высокий коэффициент адгезии, монолитность и большая прочность полученного продукта делают его незаменимым для объектов со специальными требованиями к утеплителю.
В быту и строительстве, для мелких ремонтных и теплоизоляционных работ, широко применяется его однокомпонентная модификация, так называемая монтажная пена, твердеющая на воздухе, в виде баллончиков с пенообразователем.
Пеноизол - разновидность карбамидных пенопластов. Производится на строительной площадке непосредственно у объекта утепления, и в жидком виде под давлением закачивается в полости стен и перекрытий. Что позволяет добиться лучших результатов, чем утепление традиционными теплоизоляционными материалами, так как пеноизол проникает во все полости, пустоты, трещины, создавая при этом эффективный теплоизоляционный слой.
Пеноизол имеет группу горючести Г2, при температуре выше 200°С обугливается, но при этом никак не поддерживает горение и не выделяет токсинов, в отличие от пенополистирола. Грызуны не живут в пеноизоле, чего не скажешь о пенопластах и минватах, в которых мыши устраиваются как дома.
Пеноизол «дышащий» негорючий утеплитель, имеющий капиллярную микроструктуру (размерностью 20-30 мкм). Эта особенность делает его одним их лучших теплоизоляторов для деревянных строений и позволяет использовать его как утеплитель деревянных домов и конструкций без ограничений, не опасаясь появления плесени. В основе процесса влагопереноса внутри пеноизола - капиллярная структура, эффективно перекачивающая влагу через свою толщу в сторону более низких парциальных давлений пара. При этом капиллярная структура пеноизола не позволяет применять его для утепления тех частей зданий и сооружений где утеплитель будет контачить с грунтом (например подземная часть фундаментов, стяжка по грунту),т.к. влага будет поступать в материал, ухудшая его теплоизоляционные свойства.
В связи с тем, что пеноизол производится непосредственно на строительном объекте, материал первоначально получается влажным (содержание воды в свежем материале до 75%) и высыхает и полимеризуется он уже в утепляемых полостях здания. Полости кирпичных и бетонных зданий пеноизол заливается под большим давлением, что нивелирует появление усадки материала в процессе сушки длящейся 2-3 недели.
При утеплении каркасных строений,навесных фасадов и открытых поверхностей (чердаки, перекрытия),там где невозможно создать большое давление в стене при заливке, материал подвержен воздействию усадочных явлений (до 1%) во время сушки и финишном наборе прочности материалом.
Для успешной борьбы с усадкой в каркасных строениях специалисты компании Армопласт применяют комплекс мер:
- обязательное микро- и макро- армирование пеноизола в каркасных зданиях и открытых заливках
- недопустима быстрая сушка материала, т.к. пеноизол во время быстрой сушки не успевает достаточно полимеризоваться и набрать достаточную прочность, что приводит к высокому проценту усадки материала (пеноизол должен находиться между пароизолирующей и ветрозащитной паропрозрачной мембранами и высыхать в течении 2-4 недель)
- обязательное использование "правильных" компонентов, так называемой "пеноизольной" смолы ВПСГ и технологии Меттемпласт.
Таким образом соблюдая несложные технологические требования, утепляя каркасные и деревянные здания пеноизолом на специально разработанных для него смолах, применяя армирование материала, закачивая пеноизол под гидроизолирующие и ветрозащитные мембраны (это требование обязательно так же и для утеплителей на основе минваты и эковаты),такое негативное явление как усадка полностью исключается, при этом получается прекрасный монолитный бесшовный теплоизолирующий слой дополнительно связанный по всему объему армирующими минеральными волокнами исключающими усадку в течении всего срока службы материала.
Пеноизол позволяет аккуратно запенивать полости, обволакивая все элементы конструкций, лежащие на пути. Коэффициент теплового сопротивления пеноизола от 0,030 до 0,035 Вт/мК, что лучше, чем у минералловатных и пенополистирольных утеплителей и позволяет получить меньшие теплопотери через ограждающие конструкции при всех прочих равных условиях.
Эковата – рыхлое, легкое целлюлозное волокно, производимое из макулатуры (80%) с добавками антисептиков и антипиренов (до 20%). Экологически чистый материал, поскольку в основе целлюлоза. Очень практична (компактна) в транспортировке, поскольку производители формируют её в плотно упакованные брикеты (300 кг/м³),а на объекте с помощью специального оборудования её распушают до необходимой плотности.
Применяют два основных способа укладки: сухой, с помощью воздуходувных установок, и влажная укладка. В обоих случаях распушённый в специальном бункере утеплитель с потоком воздуха задувается в утепляемые полости, где равномерно распределяется, проникая во все пустоты. Этот способ так же, как и заливка пеноизола под давлением позволяет ремонтировать или восстанавливать теплоизоляционные слои без полной разборки фасада.
Мокрый способ отличается лишь тем, что вата в момент задувки дополнительно смачивается водой или раствором воды с клеем.
При утеплении эковатой плотностью ниже 50кг/м3 материал обладает существенной усадкой, особенно в вертикальных конструкциях.
Характеристики эковаты:
утеплитель и шумоизолятор – плотностью от 30 до 75 кг/м³, с низкой воздухопроницаемостью;
теплопроводность - 0,032-0,041 Вт/мК – показатель, как у лучших утеплителей;
группа горючести - Г2 – такая же, как у пеноизола, но в отличие от него, эковата умеренно горюча (пламя подавляется присутствующими в её составе антипиренами).
Материал отличается хорошей влагопроницаемостью, легко аккумулирует и отдаёт влагу в соответствии с изменением влажности окружающей среды.
К плюсам данного утеплителя несомненно можно отнести высокую скорость монтажа, а сухим методом работы по утеплению можно вести и зимой.
Пеностекло. Как утеплитель, обладает набором таких ценных в строительстве качеств, как прочность, жёсткость, не гигроскопичность, не горит, с высокой термической (450°С – начало деформации) и химической стойкостью. К тому же легко пилится – очень ценное свойство на строительной площадке. Пеностекло, натуральный материал - это на 100% обычное стекло, правда, вспененное по специальной технологии. Отсюда и его химическая и термическая стойкость.
Пеностекло по структуре похоже на пемзу, с такой же закрытой ячеистой структурой, высокой адгезией поверхности (хорошо клеится),с нулевой ветро и паропроницаемостью. В строительстве как утеплитель используется более полувека, а проведённые исследования образцов пятидесятых годов выпуска не выявили никаких значимых изменений внешнего вида (деструкции),и всего лишь на несколько процентов ухудшились теплоизоляционных свойств. Гомельский стекольный завод, единственный производитель теплоизолятора на постсоветском пространстве, гарантирует 100 летнюю эксплуатацию.
Из положительных характеристик хотелось бы отметить, стабильность размеров утеплителя, с коэффициентом расширения близким к коэффициентам расширения основных строительных материалов, таких как бетон, металлы.
Основных недостатков два: непаропроницаемый утеплитель, характеристика, противоречащая современной строительной философии «стены и потолки должны дышать», то есть автоматически удалять накопившуюся влагу в окружающую среду. Второй и наверное главный, высокая стоимость, что переводит его, учитывая уникальные характеристики, в разряд специальных.
Пеностекло получило широкое распространение как термоизолятор промышленных печей, дымовых труб, в пищевой, химической и атомной промышленности. Широко применяется в строительстве значимых общественных зданий в основном для термоизоляции крыш, утепления гостиниц, спортивных сооружений. Там где востребованы его уникальные прочностные, термические, гигроскопические, пожаробезопасные и санитарно-гигеенические качества.
На рынке теплоизоляционных материалов под видом «экологически чистых» анонсируются и другие утеплители, иногда достаточно экзотические, в основе своей содержащие целлюлозу, глину, перлит, вермикулит, камыш, лён, солому, овечью шерсть, кизяк и другие. У них достаточно высокий коэффициент теплопроводности по сравнению с вышеописанными утеплителями, поэтому дома нуждаются в более толстом слое теплоизолятора. Большинство таких, для нас экзотических утеплителей, используется локально в разных странах мира, в соответствии с наличием источников сырья и сложившимися традициями строительства.
Утепление дома «экологически чистыми» материалами.
К сожалению, не редко под видом «экологически чистых» материалов рекламируются неэффективные, непроверенные, нестойкие утеплители или утеплители вчерашнего дня. По сути это недобросовестная эксплуатация модного тренда.
Для достижения хорошего уровня теплоизоляции внешних стен, рекомендуется использовать величину коэффициента теплопередачи равную U = 0,35 Вт / м 2 К. Это равносильно в среднем 10 см слою минеральной ваты (280 кН / м 2 ) или 9 см слою пенополистирола (220 кН / м 2).
Чем ниже коэффициент теплопроводности утеплителя, тем качественней теплоизоляция.
Это определение совершенно не корректно при выборе утеплителя.
Для грамотного выбора утеплителя и способа теплоизоляции необходимо иметь хорошие знания физических и химических свойств, знать преимущества, недостатки и ограничения в применении того или иного вида утеплителя. Идеальный утеплитель - это термос, в реальности такого не существует. Хороший теплоизолятор – это всегда компромисс между желаемым и имеющимся набором свойств, ценой и качеством.
Выбирая теплоизоляционный материал, кроме теплопроводности учитывают в комплексе и другие качественные характеристики, такие как: огнестойкость, коэффициент диффузии водяного пара, долговечность, устойчивость к воздействию влаги, микроорганизмов. Где будет применяться, в каких условиях работать, как взаимодействовать с элементами конструкции, какие ограждающие конструкции будут применены, где и какие ожидаются мостики холода и многое другое. Теплопотери дома зависят не только от коэффициента теплопередачи утеплителя, но и от архитектуры здания, состава и свойств его конструкций.
Для утепления разных частей дома нужно выбирать утеплитель, оптимальный для данных условий эксплуатации. К примеру, фундамент лучше утеплить экструдированным пенопластом, несмотря на его высокую пожароопасность. Закопанный в землю он не загорится, а набор остальных его свойств лучше всего подходит для утепления фундамента. Внешнее утепление стен и потолков брусового дома лучше сделать пеноизолом, как наиболее подходящего для деревянного домостроения и имеющего лучшее соотношение цена-качество.
Знание теплофизических свойств строительных материалов, их взаимодействия, в том числе утеплителей - одно из необходимых условий для грамотного проектирования и строительства энергоэффективных зданий.
Подробнее...