Теплоизоляционные материалы в современных зданиях

При строительстве новых и реконструкции старых жилых, общественных и промышленных зданий, теплосбережение является одной из самых актуальных задач. В соответствии с современными строительными нормами требуемое сопротивление теплопередаче увеличилось в 3-3,5 раза по сравнению со старыми нормами. Рост цен на тепловую энергию и коммунальные услуги также выдвигает на передний план жизненно важную потребность в повышении теплозащиты зданий для снижения затрат на отопление в процессе эксплуатации. В общем объеме суммарных тепловых потерь всего здания потери тепла через стены - максимальны.
Традиционные строительные материалы (железобетон, кирпич, дерево) не способны в однослойной ограждающей конструкции обеспечить требуемое значение термического сопротивления. Оно может быть достигнуто лишь в многослойной ограждающей конструкции, где в качестве утеплителя применяется эффективный теплоизоляционный материал. Еще больший эффект достигается при комплексном решении вопроса - применении систем фасадной изоляции, таких как "BauColor", "Rockwool". Это системы так называемого "мокрого" типа с тонкослойным декоративным штукатурным покрытием. Они позволяют сократить затраты на отопление (до 60%), дают возможность применения лёгких ограждающих конструкций без потери теплоустойчивости, своевременное удаление влаги, сконцентрированной внутри системы наружной теплоизоляции, делающее невозможным образование плесени и грибка на поверхности стен внутри конструкции, увеличивает срок службы несущих стен благодаря уменьшению возникающих температурных деформаций (все резкие колебания наружной температуры воспринимаются утеплителем), повышается звукоизоляция наружных стен.
Такие системы возможно применять как на вновь строящихся, так и на реконструируемых зданиях Некоторым ограничением в применении таких систем, прежде всего, является сезонность выполнения работ, т.к. данная технология предполагает наличие мокрых процессов, которые могут проводиться только в теплую погоду (до +5 °С). Возможно, выполнение части работ (дюбелирование, приклейка утеплителя и армирование) в зимний период с использованием тепловых завес. Но окончательная отделка, во всех случаях, осуществляется в теплое время года.
Можно выделить три основных слоя таких систем:
- теплоизоляционный - плиты из теплоизоляционного материала с низким коэффициентом теплопроводности (например, минераловатные или из пенополистирола). Этот слой необходим для обеспечения утепления ограждающей конструкции, его толщину определяют теплотехническим расчетом, а тип материала - противопожарными требованиями. Системы теплоизоляции "мокрого" типа с эффективными утеплителями из минераловатных плит или пенополистирола без труда позволяют достичь необходимого значения приведенного термического сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. В свою очередь, ограждающая конструкция может иметь толщину, которая рассчитывается только из условия достаточной несущей способности. Отметим также, что легкие ограждающие конструкции, как известно, имеют низкий коэффициент теплоусвоения материала несущей стены. Однако это в достаточной мере компенсируется высоким термическим сопротивлением теплоизоляционного материала.
- армированный - состоит из специального минерального клеевого состава, армированного устойчивой к щелочи сеткой; он обеспечивает адгезию защитно-декоративного слоя к поверхности теплоизоляционной плиты.
- защитно-декоративный - грунтовка и декоративная штукатурка (минеральная или полимерная); возможна окраска специальными красками, ненарушающими паропроницаемость всей системы в целом, могут также использоваться облицовочные материалы. Этот слой защищает теплоизоляционный материал от внешних неблагоприятных воздействий (осадков, ультрафиолетового излучения, и т.п.), а также позволяет создать привлекательный внешний вид фасадов, обеспечивая высокую архитектурно - планировочную и цветовую выразительность здания.
Применяются также доборные элементы, обеспечивающие: примыкание системы к кровле, оконным и дверным блокам; примыкание к цоколю здания; усиление углов здания, оконных и дверных откосов; защиту конструктивных деформационных швов здания, и так далее. Выбор материала доборных элементов зависит от их химической совместимости с другими материалами системы.
Для надежной и долговременной службы фасадные системы проектируют с учетом диффузии водяного пара, его конденсации и влагопереноса.
Для многослойных конструкций исключительно важным является вопрос влагопереноса, который необходимо рассматривать в зимних и летних условиях.
Известно, что существующий перепад температур внутри и снаружи здания вызывает перепад парциального давления и, впоследствии, диффузию водяного пара через ограждающую конструкцию. К тому же, если в какой-нибудь зоне ограждающей конструкции температура опускается до точки росы (температура насыщения водяного пара), то происходит выпадение конденсата. Процесс появления влаги и накопление ее в конструкции можно отнести к одному из самых вредных факторов, приводящему к разрушению изделия, снижению теплозащиты, появлению плесени, грибков, и т.д. В многослойных конструкциях это усугубляется еще и тем, что слой, имеющий минимальную паропроницаемость, может выступать в качестве паробарьера.
Системы "мокрого" типа удовлетворяют следующим критериям:
Накапливаемое количество влаги не должно приводить к переувлажнению ограждающей конструкции; Количество влаги, испаряющейся в летний период, должно превышать количество влаги, накапливаемой в зимний период. В системе "мокрого" типа в качестве разнообразных несущих и крепежных элементов могут использоваться тарельчатые дюбеля с металлическими или полипропиленовыми сердечниками, цокольные и углозащитные профиля. Также, в системе могут находиться или проходить через нее конструктивные металлические элементы, например, вывод коммуникаций, ограждения балконов, и т.п. Все эти элементы защищены специальными антикоррозионными составами. Неметаллические элементы системы (например, армирующие стеклосетки) обладают необходимой устойчивостью к щелочной среде.
Одним из важных факторов, говорящих в пользу выбора данного типа утепления и декоративной отделки, служит долговечность таких систем. Как известно, долговечность - это время, в течение которого система сохраняет свои эксплуатационные свойства. Обычно системы термоизоляции проходят испытания в климатической камере, где их образец подвергается циклическому воздействию низких и высоких температур при различных значениях относительной влажности. В то же время образец облучается ультрафиолетовыми и инфракрасными лампами. По количеству циклов, которое образец выдержал без видимых повреждений, ориентировочно оценивается долговечность. В ноябре 1999 года восемь ведущих стран Европы (Дания, Франция, Финляндия, Германия, Нидерланды, Италия, Португалия, Великобритания) приняли документ "Основные положения по европейскому техническому утверждению внешней тепловой изоляции сложных систем со штукатуркой", который устанавливает срок эксплуатации систем "мокрого" типа. В соответствии с этим документом долговечность сертифицированной системы составляет 25 лет, если она поставляется одним дилером, правильно спроектирована и смонтирована, правильно эксплуатируется.
В состав системы обычно входят компоненты (штукатурная смесь, грунтовка, утеплитель, клеевая и армирующая смеси, сетка, дюбели для механического крепления, и т.д.), изготавливаемые различными производителями. Обязательства по качественной работе всех разнородных элементов совместно берет на себя одна фирма - разработчик системы. Для этого испытания проходят как отдельные элементы, входящих в систему, так и вся система в комплексе. Системы, прошедшие испытания, имеют техническое свидетельство Госстроя РФ о пригодности для применения на территории России. Всего лишь одна незначительная замена в системе одних элементов другими может привести к существенному сокращению безремонтного срока службы фасада.