Устройство различных видов теплоизоляции
С нарушением гидроизоляции в доме сразу же начинает разрушаться теплозащита его ограждающих конструкций. В первую очередь это касается цокольной части стен, покрытия пола, затем самих стен здания, потолочного покрытия и кровли. Наблюдаются большие теплопотери дома, его жилых и подсобных помещений. Происходит большой расход топлива на их обогрев. Но это разрушение ведет к еще большим деформациям из-за различных побочных отрицательных эффектов, в частности, стойко выступает конденсат и т. п. В доме чувствуется дискомфорт, так называемый парниковый эффект, который пагубно влияет не только на все конструкции, но и на проживающих здесь людей. Теплоизоляция дома чаще всего начинается с облицовки его наружных и внутренних стен. В бревенчатых домах это осуществляется с помощью конопатки швов и стыков между бревнами и строительными элементами — окнами, дверями, полом и т. п. (см. разделы 5.1...5.2). Но этого недостаточно для полноценной теплоизоляции сельского малоэтажного дома. В настоящее время применяют целый ряд специальных систем теплоизоляции для соответствующего утепления подполья, подпола, наружных и внутренних поверхностей стен, пола, перекрытий и покрытий потолка, а также самой кровли. В старых кирпичных домах часто используют более простые способы нанесения необходимого теплоизолирующего материала. На рис. 6.12 показаны варианты устройства теплозащиты наружных и внутренних поверхностей стен малоэтажного кирпичного дома. В сельских домах при наличии двухскатной коньковой кровли, как правило, укладывают соответствующий слой утеплителя на потолочное перекрытие. Это либо сухая земля, опилки, мох, береста, во многих случаях шлак, плотный слой глины и т. п., то есть в зависимости от конструкции самого дома. Но, как известно из многовековой практики эксплуатации бревенчатых и брусчатых домов, их срок службы не более 50...70 лет. Этот срок отведен несущим и ограждающим конструкциям — бревнам, брусу, но не относится к дополнительным элементам, которые быстрее всего стареют, изнашиваются от напряженной эксплуатации и главным образом от погодных условий — температурного перепада с лета на зиму. Это относится, в первую очередь, к утепляющим материалам (войлок, береста и пр.), а также к покрытию кровли — доскам и дранке. Их за все время эксплуатации часто заменяют на новые вместе с другими сносившимися и деформировавшимися элементами конструкций. Позднее, когда традиционный «скородом» принял конвейерный многотиражный вид и тип, появились типовые разработки сельских домов, в которых применялся уже более современный утеплитель. На рис. 6.13 представлены варианты междуэтажных перекрытий с применением камышита. На рис. 6.14 показан уложенный слоями утеплитель на потолочном перекрытии (6). Сама конструкция панельного дома стала также более универсальной, но при этом сохраняет в принципе конструктивную схему традиционного сельского бревенчатого дома. Наработанные улучшения в конструктивном решении теплозащиты дома становятся все более совершенными. На первых этапах этого улучшения, когда еще не появились эффективные утепляющие материалы, эту задачу решали за счет увеличения толщины стен; например, стены из полнотелого красного кирпича толщиной 51...64 см увеличивали до 141...242 см и более. Это влекло за собой большие расходы строительных материалов, увеличение основания дома, го есть утяжеление всего строительного объема здания. Создание специального утепляющего материала, например минераловатных плит на синтетическом связующем и др., дало возможность сохранить «естественный» весовой объем дома. Для утепления наружных ограждающих стен стали применять большое разнообразие эффективных утеплителей. При этом эффективным считается такой утеплитель, теплопроводность которого не превышает 0,09 Вт/(мК). И при этом все они негорючие материалы. В табл. 6.1 даны виды основных утеплителей, которые применяют в строительстве. Сам выбор эффективных утеплителей для ограждающих конструкций существенно зависит от вида строительства. Для ремонта старого дома обычно используют легкодоступный утеплитель либо тот, который был и раньше, если он отвечает требованиям. Для нового строящегося дома применяют более эффективные утеплители, как на минеральной, так и на синтетической основе. То же самое делают и при капитальном ремонте старого дома.
К примеру, для утепления наружных ограждений существующих зданий по конструктивным соображениям и условиям пожарной безопасности, как правило, можно применять только негорючие материалы.
В малоэтажном сельском строительстве нет ограничений на применение тех или иных видов эффективных утеплителей (рис. 6.15). В настоящее время, время активного строительства индивидуальных загородных домов, разработаны различного вида утеплители. Например, имеются материалы, которые входят в устройство так называемой комплексной теплоизоляции наружных стен, где в качестве основного утеплителя служат плиты на основе минеральных базальтовых волокон производства «Rockwool» (Дания) и «Paros» (Финляндия) с теплопроводностью 0,035 Вт/(мК) толщиной 30... 150 мм. Компоненты «Системы» наносятся на стену утепляемого здания послойно. Сам «Утеплитель» приклеивают к стене снизу вверх с соблюдением правил перевязки швов по горизонтали, с зубчатой перевязкой на углах здания и обрамлением оконных проемов плитами с подогнанными вырезами «по месту».
Далее на кромки «Утеплителя» для жесткости устанавливаются специальные профили, оконные и дверные проемы усиливаются обрамляющими угловыми профилями и стеклосеткой. Крепление «Утеплителя» осуществляется к стене здания специальными дюбелями и клеящим составом, разработанным ТОО «Эверест». При этом толщина покровного слоя составляет 5...6 мм. Важным моментом здесь является то, что применение теплоизоляционного состава «Шуба» позволяет вести работы по устройству наружных стен при температуре до -30°С. Эта система получила название «Шуба плюс» (рис. 6.16).
Покровный слой из состава «Шуба» имеет светлосерую шероховатую поверхность. При использовании различных видов декоративной отделки в виде декоративных паст и штукатурок на основе акриловых сополимеров, обладающих гидрофобными свойствами, можно добиться высококачественной отделки с широким спектром цветов. Такое комплексное решение ремонта и нового строительства намного облегчает ведение отделочных работ дома, в частности его фасадов.
Использование теплоизоляционной системы «Шуба плюс» различной толщины позволяет увеличить сопротивление теплопередачи наружных стен в З...3,5 раза до требуемого расчетного значения в любое время года.
Защитой теплоизоляционных плит от атмосферных осадков служит покровный слой, состоящий из тепло-гидроизоляционного состава «Шуба». Физико-технические характеристики клеящего состава «Шуба-КВ» следующие. Плотность составляет 600 кг/м3. Прочность сцепления с основанием (адгезия) равна 0,62 МПа. Коэффициент теплопроводности равен 0,1 Вт/(мК). Морозостойкость — данный утеплительный слой работоспособен при температуре от —4 до —15°С. Одна из важнейших характеристик утеплителя — паропроницаемость. При этом время высыхания, например, при 20°С колеблется от 6 до 12 ч.
Применение системы в ремонте и новом строительстве позволяет выполнять комплексную теплоизоляцию наружных стен с полной программой энергоснабжения и обеспечения комфортных условий в доме, а также повысить температуру внутренней поверхности наружной стены выше так называемой точки росы и в дальнейшем полностью избежать промерзания строительных конструкций. А следовательно, поднять среднюю температуру внутри стены, что положительно сказывается на эксплуатации всего здания. В другом варианте осуществления теплозащиты кирпичного дома применяют плиточные утеплительные материалы с использованием обычной кладки из кирпича (рис. 6.17). Эта технологическая система также эффективна в конструктивном и теплотехническом отношениях. По сути дела это кирпичная стена с закрепленным снаружи надежным утеплителем и защитно-декоративным фасадным слоем, так называемая стена «в шубе». Термическое сопротивление стены такой системной конструкции может достигать 4,5 (м2К)/Вт. В ремонте дома, если таковой ведется на уровне его полной или частичной (с заменой ограждающих конструкций) модернизации, для этих целей целесообразно использовать панели, например трехслойные с гибкими связями или, в отдельных случаях, с железобетонными шпонками. Трехслойные панели с гибкими связями толщиной 450 мм имеют приведенное сопротивление теплопередаче в случае использования тяжелого бетона до 4,0 (м2К)/Вт. Но при осуществлении текущего ремонта сельского дома чаще всего делают теплозащиту на его фасадных стенах. Это так называемый рядовой ходовой ремонт стен, утепления дома. Для этих целей имеется новая технология утепления фасадов «Фассолит». Это многоцелевая система. Обычно утепляют стены и забывают о звукоизоляции, паро- и гидроизоляции ограждающих конструкций, отчего вскоре опять требуется очередной ремонт. Система «Фассолит» не только утепляет, звукоизолирует, но одновременно служит материалом для отделки наружных стен здания. Эта конструктивно-технологическая система разработана на основе минеральных теплоизоляционных плит «URSA» и силикатных штукатурных материалов «Baumit». Ее особенность — универсальность в применении ко многим стеновым материалам: бетону, дереву, кирпичу, керамзитобетону и др., как на новом строительстве, так и при ведении ремонта старых зданий. Главный слой системы «Фассолит» — это плиты для утепления, изготовленные на основе стеклянного штапельного волокна. Они соответствуют всем санитарно-гигиеническим нормам и требованиям, а также отнесены к группе негорючих материалов. Расчетный коэффициент теплопроводности составляет до 0,037 Вт/(мК). При этом возможно применение теплоизоляционных материалов других производителей. Следующий слой — сцепляющий раствор, который служит для приклеивания плит утепления к поверхности любого фасада. Он представляет собой смесь из цемента, песка и различных добавок. Вся эта масса замешивается на воде и наносится на плиты по их периметру, где при этом обязательно делаются две «точки» из раствора в центре плит. Затем плиты дополнительно крепятся специальными дюбелями. После идет так называемый армирующий слой — стеклотканая сетка, сделанная из щелочестойкого волокна. Она накладывается на свежий слой раствора и утапливается так, чтобы волокно находилось посередине выравнивающего слоя. Следующий слой — это та же стеклотканая сетка, сделанная из того же щелочестойкого волокна. Она накладывается на свежий слой раствора и утапливается так, чтобы волокно находилось посередине выравнивающего слоя. Последний, завершающий слой, а также завершающий этап работы — это нанесение отделочного слоя, состоящего из минеральной штукатурки на силикатной основе и поэтому обладающего высокими водоотталкивающими и паропроводными свойствами. Сама штукатурка имеет разнообразные декоративные качества, позволяющие придать фасаду не только необычную фактуру, но и своеобразный цветовой оттенок. Этот способ нанесения теплодекоративной защиты фасадных поверхностей здания имеет большие преимущества — экономия затрат на отопление помещений, долгий срок службы оболочки, изоляция стен от внешнего шума, негорючесть, устойчивость к воздействиям агрессивной внешней среды, что делает фасады дома более долговечными, а главное — высокая проводимость водяного пара, что предотвращает образование конденсата. И что немаловажно — экологическая чистота всех его составляющих и значительное облегчение самих ограждающих конструкций, так как толщина нанесенного многосоставляющего слоя равна 40 мм, что по эффективности теплоизоляции заменяет кирпичную кладку в 2,5 кирпича.
При переувлажнении стен в условиях неблагоприятной местности, в частности, при близости большого источника подземной воды или большого водоема применяют другую систему гидротеплоизоляции, которая показана на рис. 6.18. Особенно она эффективна для зданий с кирпичными стенами. На рис. 6.19 показано утепление стены из блочного материала. Это наиболее эффективные теплоизоляционные (экструзионный пенополистирол) и, соответственно, звукоизоляционные, пароизоляционные и гидроизоляционные материалы. Но при этом следует учитывать расположение самого утеплителя в ограждающих конструкциях. Особенно это обстоятельство учитывают при выборе теплоизолирующего материала. Расположение утеплителя условно подразделяют на три позиции.
1. Утеплитель расположен с внутренней стороны ограждающей конструкции. Обычно такое расположение при
меняют при текущем ремонте. Но оно имеет тот недостаток, что при этом значительно уменьшается внутренняя площадь помещения и, главное, требуются дополни
тельные затраты на пароизоляцию. Если это не учитывать, то на границе внутренней стены и самого утепли
теля сразу же проявляется конденсат водяного пара. А как известно, повышенная влажность приводит к снижению теплотехнических характеристик, появлению и активному росту грибков, плесени и подобных разрушителей.
2. Утеплитель находится внутри самой ограждающей
конструкции (колодцевая кладка, многослойные стеновые панели). При такой раскладке ограждающая конструкция выполняется из двух параллельных стенок, соединенных между собой связями, а образующееся между
ними пространство заполняется самим утеплителем. Внутренняя стенка является несущей, а внешняя защищает утеплитель от атмосферного воздействия. При такой системе монтировать теплоизолирующий материал
можно при отрицательных температурах. Но она требует более объемного дорогостоящего фундамента, со
вершенствование которого возможно только при капитальном ремонте или новом строительстве. К тому же
влага конденсируется между внешней и внутренней стенками на самом теплоизоляционном материале и внутренней поверхности наружной стенки, что приводит к снижению термического сопротивления ограждающей конструкции и ее ускоренной амортизации.
3. Утеплитель расположен снаружи ограждающей конструкции. В этом случае толщина ограждающей конструкции может быть минимальной, исходя из требований прочности. При этом толщина утеплителя должна быть такой, чтобы зоны конденсации влаги и основного перепада температуры находились внутри теплоизоляционной плиты. При этом конденсат легко испаряется из-за высокой паропроницаемости системы.
Однако расположенный снаружи утеплитель необходимо защищать от атмосферного воздействия одним из двух способов:
1) защитным экраном (теплоизоляционная система с вентилируемым фасадом);
2) штукатурным защитно-декоративным слоем (система наружной теплоизоляции с защитно-декоративным
слоем по утеплителю).
Система наружной теплоизоляции с защитно-декоративным слоем по утеплителю является наиболее универсальной, и она проста в монтаже (рис. 6.20). Плиты утеплителя приклеиваются к стене снизу вверх с перевязкой швов: швы смещаются по горизонтали, осуществляется так называемая зубчатая перевязка на углах здания. Кромки утеплителя усиливаются специальными угловыми профилями. К стене утеплитель крепится дюбелями. На поверхность утеплителя наносятся клеевой раствор, армирующая сетка и декоративная отделка. Благодаря высокой паропроницаемости внешнего защитно-декоративного слоя конденсат легко испаряется наружу.
Система наружной теплоизоляции с защитно-декоративным слоем по утеплителю и их комплектующие должны удовлетворять следующим требованиям:
1. Морозостойкость системы должна быть не менее —35°С.
2. Минераловатные плиты со средней плотностью должны быть не ниже 145 кг/мЗ и соответственно прочностью на разрыв не менее 14 кН/м2. Пенополистирольные плиты из безусадочного самозатухающего полистирола должны быть плотностью
не ниже 15 кг/м3 и прочностью на разрыв не менее 80 кН/м». Армированная сетка должна быть щелочестойкая (прочность на разрыв после выдержки в 5%-ном растворе NaOH в течение 28 суток: по основе не ниже 1,14 кН/5 см, по утку не ниже 1,05 кН/5 см).
3. Прочность сцепления между штукатурным и теплоизоляционным слоями для систем с утеплителем из полистирола в сухом состоянии должна быть не ниже 80 кН/м2, во влажном — не ниже 40 кН/м2, для системы с минераловатным утеплителем всегда не ниже 14 кН/м2. Наиболее характерные коэффициенты теплопроводности для пенополистирольных и минераловатных плит приведены в табл. 6.1. Для приклеивания плит теплоизоляции, например пенополистирольных плит на фасадах, а также для изготовления тонких грунтовых слоев, армированных сеткой из стекловолокна, и для выравнивания поверхностей бетонных и старых штукатурных покрытий, а также для приклеивания кафеля к стенам и полу применяют универсальный полимерный клей системы «Тепло-Авангард».
Для того чтобы приклеить плиты пенополистирола, сначала подготавливают поверхность, которая должна быть обезжиренная, не промерзшая, не засыпанная, ровная и чистая. При этом осыпающуюся штукатурку следует удалить. Все запыленные и заплесневелые поверхности необходимо механически очистить и вымыть. Можно также усилить саму поверхность приклеивания, применив грунтующее средство «Авангард-Г».
Для процесса приклеивания готовят клеящую массу. Это делают следующим образом. К 25 кг сухого клея «Авангард-К» доливают около 5...7 л холодной воды и интенсивно мешают до получения однородной массы без комков и расслоений. Через 5 минут повторно перемешивают до консистенции, удобной в применении.
Процесс приклеивания пенополистирола осуществляют в следующей последовательности. При применении системы «Тепло-Авангард» на плиту из пенополистирола накладывают 6... 8 лепешек массы «Авангард-К» диаметром около 8 см, после чего плиту немедленно прикладывают к поверхности стены и прижимают до получения ровной поверхности данной плиты с соседними плитами (рис. 6.21).
Приклеивание сетки осуществляют таким образом. Клеящую массу «Авангард-К» равномерно наносят на поверхность плиты из пенополистирола пленкой толщиной 3 мм, после чего втапливают армирующую сетку на глубину 1 мм. При этом необходимо применять нержавеющие инструменты.
Время работы с клеем от момента смешивания составляет 30 минут. После 24-часового просыхания можно приступать к нанесению штукатурной массы «Авангард-Ф» или «Авангард-П». Полное затвердение клея происходит в течение 4 суток.
Применяют еще один теплоизолирующий материал — экструзионный пенополистирол — материал закрытой, не имеющей капилляров микроскопической структуры. Он практически не впитывает влагу и потому удачно совмещает в себе тепло- и гидроизоляционные свойства. Так крайне низкое водопоглощение экструзионного пенополистирола (менее 0,3% по объему) избавляет его от всех неприятностей, связанных с водой.
Экструзионный пенополистирол незаменим для утепления подземных частей здания, фундаментов, стен подвалов, цокольных этажей. В настоящее время этот
материал является самым оптимальным для ведения ремонта любого дома, будь то садово-огородный дом, дача, приусадебный дом или загородный коттедж. Этот материал применяется и в кровельных конструкциях. Причем так называемые инверсионные кровли при правильной укладке теплоизоляции сохраняют свою функциональную способность в течение довольно продолжительного периода времени. В среднем такие кровли служат без ремонта, в равной степени как и цокольные части дома, не менее 25...30 лет.
Наружная теплозащита из экструзионных плит делается при ремонте старых зданий. На эти плиты крепят специальную сетку, вследствие чего на них безбоязненно можно наносить несколько слоев штукатурки. Но главное применение этих плит — основание дома, где из-за капиллярного поднятия грунтовых вод другие теплоизоляторы не годятся. Экструзионный пенополистирол здесь перестает быть просто утеплителем, он становится надежной предохраняющей конструкцией от разрушающего воздействия грунтовых вод и разного рода подвижек. После проведения обмазочной гидроизоляции стен плиты с помощью мастики приклеиваются к ней, после чего весь участок такого ремонта засыпают грунтом. Таким образом, действие этого теплоизолирующего материала несет в себе взаимозаменяющие и одновременно присутствующие факторы гидро- и теплозащиты конструкций дома (рис. 6.22).
Пенополистирольные плиты почти невесомы, удобны при транспортировке и монтаже, долговечны и надежны. Гарантированный срок их эксплуатации, например в условиях Крайнего Севера, не менее 50 лет. К тому же, несмотря на химическое происхождение, этот материал экологичен. Другой вид теплоизолирующего материала также по своему универсален — это продукция на основе стеклянного штапельного волокна, из которого изготовляют эластичные маты и плиты марки «URSA». В отличие от традиционной стекловаты, материал обладает повышенной эластичностью и упругостью: не оседает даже при вертикальном расположении в конструкциях. Благодаря этим свойствам стекловата не дает со временем усадки. Это негорючий материал, стойкий к агрессивным средам, обладает уступающей только поропластам вибростойкостью, экологически чистый и, что особенно важно для его применения в ремонтах сельских зданий, а также в новом строительстве,— он относится к антисептикам. Эти качества делают его незаменимым в ремонтных работах — от профилактических до капитальных, включая и полную модернизацию здания. На рис. 6.23 показаны все части здания, где применяют этот теплоизоляционный материал. При монтаже утеплителя не стоит укладывать маты и плиты небольшой толщины (40... 60 мм) в несколько слоев. Это приводит к неоправданному повышению трудозатрат. Целесообразнее применять маты и плиты толщиной 100, 120, 140 мм, укладывая их в один слой. Этот материал применяют для оптимальной теплоизоляции здания от подвала до крыши, для теплоизоляции мансард, для сплошной изоляции стропил, для защиты от потерь тепла трубопроводов, для изоляции оборудования. Например, в перекрытиях, наклонных скатных крышах (мансард), внутренних перегородках рекомендуется использовать маты плотностью 11, 15, 17 или 25 кг/м3. Для теплоизоляции перекрытий можно использовать плиты плотностью 75 кг/м3 (рис. 6.24). Готовая теплоизоляция на основе стеклотканого штапельного волокна марки «URSA» полностью предотвращает риск значительной концентрации влаги внутри стен, препятствует гниению и разрушению конструкций, а также сохраняет свои свойства на протяжении многих лет — значительно дольше срока службы самого здания. Но еще более эффективную теплозащиту дает опалубочная система возведения ограждающих конструкций, где применяют опалубочные блоки типа «Бос» из керамзитобетона с утеплителем из мочевиноформальдегидного пенобетона, из керамзитобетона и арболита. Они показывают достаточную надежность и хорошие теплотехнические качества ограждения. В настоящее время стали использовать подобные блоки из пенополистирола и других материалов. Блоки заполняются раствором бетона, а после твердения последнего опалубка из пенополистирола и иного материала не разбирается, она и служит своеобразным слоем теплозащиты (рис. 6.25). Другой теплоизоляционный материал — пенопласт из стиропора — жесткий полистирольный пенопласт, используемый в строительстве в качестве термо- и теплоизоляции. Это очень компактный материал с высоким содержанием воздуха, который заключен в огромном количестве замкнутых ячеек, что и является причиной хорошей и стойкой теплоизоляционной способности. В сельском жилом строительстве чаще всего применяют пенополистирол, который обладает двойственным качеством, выступая одновременно гидро- и теплоизолирующим материалом. В основном применяют полимерную пленку — ПВХ и др. Но наиболее дешевым является вариант утепления с оштукатуриванием фасадных поверхностей. В строительстве все чаще применяют так называемый легкий бетон, который приготавливают на основе стиропора (рис. 6.26). Строительство садового дома из таких блоков намного облегчает вес стен, а это в свою очередь сокращает основную нагрузку на основание дома, на его фундамент и дает возможность возводить сельские дома практически на любом грунте, используя при этом современные конструкции фундаментов. Новейшим и самым эффективным теплоизолирующим и гидроизолирующим материалом становится так называемый экструзионный пенополистирол, который спасает основание дома от внезапного появления у стен грунтовой воды. Капиллярное поднятие грунтовых вод выбивает все остальные теплоизоляторы, а экструзионный пенополистирол в этих экстремальных условиях перестает быть просто утеплителем и становится надежной предохраняющей конструкцией от разрушающего воздействия грунтовых вод и подвижек. После проведения обмазочной гидроизоляции стены плиты из экструзионного пенополистирола с помощью мастики приклеиваются к ней. После операции весь такой участок засыпают грунтом. Таким образом, эти плиты становятся термоизоляционными блоками. Например, разновидность тегаюизолятора — стиропор — используют в качестве определенных форм, в которые монтируют специальные теплоносители (рис. 6.27). Таким образом, создаются большие обогревательные плоскости стен, потолков, полов, что намного улучшает качество сохранения тепла в жилом сельском доме
