Утепление фасадов системами скреплённой теплоизоляции на основе пенополиуретана (ППУ)

С точки зрения строительной теплотехники, наиболее разумно утеплять фасады снаружи, а не изнутри. Это связано с тем, что при внутреннем утеплении точка росы в большинстве случаев смещается в толщу стены, что вызывает деградацию материалов ограждающей конструкции и постепенно разрушает стену, понижая её теплозащитные свойства.

Из систем внешнего утепления фасадов, в настоящее время активно внедряются технология навесных вентилируемых фасадов («сухой» способ) и системы фасадной теплоизоляции. Системы фасадной теплоизоляции можно условно разделить на:

• системы «мокрого» типа
• системы «скрепленного» типа с тонким штукатурным слоем
• системы с применением термопанелей.

Основным недостатком вентилируемых фасадов считается высокая начальная стоимость. В России с середины 90-х годов широкое распространение получил «мокрый» способ (в Германии применяется с 60-х годов). Однако, оба этих способа, использующие, как правило, стекло- и минеральную вату или пенополистирол в качестве теплоизоляции, требуют надежных испытаний их на долговечность в климатических условиях эксплуатации в России.

Рисунок 1 и 2. Предлагаемые схемы наружного утепления фасадов зданий с помощью пенополиуретана (ППУ).

Системы наружной теплоизоляции на основе ППУ («скреплённого» типа и с применением термопанелей) имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными теплоизоляционными материалами и позволяют:

• обеспечить требуемое сопротивление теплопередачи для всех возможных типов ограждающих конструкций, то есть стен домов;
• устранить (исключить) накопление влаги в ограждающих конструкциях;
• применять легкие ограждающие конструкции без потери теплоустойчивости;
• увеличить полезную площадь внутренних помещений зданий;
• аккумулировать тепло в стенах (ограждающих конструкциях);
• обеспечить отсутствие температурных деформаций в несущей стене;
• повысить звукоизоляцию несущих стен;
• создать комфортные условия проживания;
• реализовать архитектурные решения любой сложности.

Накопление влаги в стенах является одним из основных факторов, приводящих к их разрушению, снижению теплозащиты и образованию плесени и т. д. Поэтому необходим качественный анализ всех возможных причин увлажнения стен: конструкционная влага, мокрые процессы внутри помещений и диффузия водяных паров через стены. Диффузия водяных паров через толщу стены в сторону более низкого давления практически имеет место всегда.
Правильно спроектированная система наружной теплоизоляции согласно СНиП II-3 должна удовлетворять критерию: сопротивление паропроницанию Rп стены (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих сопротивлений паропроницанию:

а) требуемого сопротивления паропроницанию Rп1тр, определяемого из условия недопустимости накопления влаги в ОК за годовой период эксплуатации:

Rп1тр = (ев – Е)Rп.н./ (Е – ен)
(количество влаги, накопленное ограждающей конструкцией за зимний период, не должно превышать количества
влаги, испаряемой из нее за летний период);

б) требуемого сопротивления паропроницанию Rп2тр, определяемого из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха:
Rп2тр = 0,0024 (eв – Е0)z0/(γw•δw•Δwср + η),
где ев — упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па,
Rп.н. — сопротивление паропроницанию части ОК, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации,
ен — средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период, Па,
z0 — продолжительность периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами воздуха, суток,
Е — упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, Па,
Е0 — упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными
температурами,
γw — плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3,
δw — толщина увлажняемого слоя,
Δwср — предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя за период влагонакопления z0,
η — определяется по формуле η = 0,0024(Е0 – ен.о.)z0/Rп.н.

На рисунке 3 показано, как происходит диффузия водяного пара через многослойную стену в «холодный период» времени в системе фасадной теплоизоляции «скрепленного» типа с тонким штукатурным слоем (рис. 1, 2). Поскольку давление реального пара никогда не превышает давление насыщенного пара ев, ен ≤ Е, то из рис. 3 видно, что зона наиболее вероятной конденсации находится на границе утеплителя и внешнего облицовочного слоя. Такая ситуация является характерной и для пенопластов, и для волокнистых утеплителей. Причем в последнем случае требование Rп > Rп2тр в реальных конструкциях невыполнимо. Поэтому применение волокнистых утеплителей (из минеральной ваты) без пароизоляционных пленок на внутренней поверхности стены является рискованным.

Основным недостатком такого применения могут быть деформации, возникающие в облицовочном (штукатурном) слое при промерзании и, как следствие, его растрескивание.

Следовательно, облицовочный (штукатурный) слой должен иметь как можно меньшее сопротивление паропроницанию. При применении ППУ сопротивление паропроницанию удовлетворяет обоим условиям Rп > Rп1тр, Rп2тр. При правильно рассчитанной толщине ППУ в несущей стене температура будет всегда выше температуры точки росы и выпадение конденсата в ней происходить не будет. Если при этом увеличится влажность в помещении, то необходима принудительная вентиляция.
Отсутствие конденсата в несущей стене увеличивает ее долговечность. Таким образом, применение плит ППУ в системах наружной теплоизоляции с точки зрения строительной физики является оптимальным.