Утепление крыши полиуретаном (ППУ)

В современном энергосберегающем строительстве кровля относится к категории наиболее сложных объектов с точки зрения контроля и управления температурно-влажностным режимом ограждающей конструкции (ОК). Об этом свидетельствуют многочисленные обрушения кровель, а также переделки мансардных кровель уже после первой зимы (около 30%).

Появление в свободной продаже различных видов утеплителей и подкровельных плёнок привело к массовому применению их в кровельных конструкциях. При этом, однако, никак не учитывается применимость (апробированность) их в условиях российского климата с характерными устойчивыми отрицательными круглосуточными температурами. В этих условиях наибольшие проблемы (увлажнение ОК) возникают при применении волокнистых утеплителей: стекло- и минваты. Для того, чтобы такие утеплители нормально работали, оставались «сухими» в процессе всего срока эксплуатации, необходимо применять специальные подкровельные плёнки. С внутренней стороны утеплителя устанавливается пароизоляционная плёнка, препятствующая проникновению водяных паров из помещения в утеплитель и ОК, а с внешней стороны утеплителя – паропроницаемая ветрогидроизоляционная мембрана для защиты от внешних протечек и продувания ветра.

Нарушения в системе плёночной изоляции «пароизоляция-мембрана» особенно проявляется в утеплённых мансардах, в которых перепад давления пара наибольший. С понижением внешней температуры этот перепад парциального давления ещё более возрастает, а процессы выхода влаги через внешнюю диффузионную мембрану замедляется, но полностью не прекращаются; при отрицательных температурах включаются процессы сублимации и десублимации влаги, замёрзшей внутри утеплителя. Небольшие повреждения диффузионной мембраны приводят к протечке и попаданию влаги в утеплитель.

Другой причиной протечек и перестроек мансард является распространение в европейских странах схемы установки подкровельной гидроизоляции с двумя вентиляционными зазорами. Эта схема установки перфорированных плёнок и паромембранных плёнок с антиконденсатным слоем. Нижний вентзазор между гидроизоляционной плёнкой и утеплителем служит для удаления влаги из утеплителя. Однако при этом утеплитель подвергается ветровому продуванию и толщину утеплителя необходимо увеличивать на 20-30%. При круглосуточных отрицательных температурах выходящий из утеплителя пар сразу превращается в лёд на нижней стороне гидроизоляционной плёнки и постоянно нарастает. Антиконденсатный слой также накапливает лёд и не работает. Затем при потеплении этот лёд тает и попадает в утеплитель, а также образует протечки. Такая схема с паронепроницаемой гидроизоляцией часто приводит к перекладыванию кровли и установлению дополнительной паропроницаемой мембраны для защиты утеплителя.

Даже несмотря на правильный выбор плёнок, конечным результатом будет зависеть от качества выполненных работ. Для получения качественной пароизоляции необходимо обеспечить её полную герметичность: стыки плёнок должны быть проклеены при помощи клеящегося скотча. Максимальная надёжность клеевого соединения достигается, если проклеенный стык зажать рейкой на жёстком ребре стропил (каркаса). Места примыкания пароизоляции к кирпичным стенам или трубам герметизируются лентами (скотчем) или герметиками и усиливаются рейками. При укладках кровельных конструкций (деревянных) следует предусмотреть образование разрывов плёнок, для чего плёнки устанавливаются без натяжения (с запасом). При этом нужно обеспечить и плотный контакт между диффузионной мембраной и утеплителем, что также достигается с помощью реек. Наличие даже небольшого зазора между утеплителем и мембраной приводят к конденсации выходящего из утеплителя диффузионного пара в виде льда на диффузионной мембране и, как следствие, теряется её способность выводить водяной пар.

Рисунок 1. Первый вариант утепления кровли.

Пенопластовые закрытоячеистые утеплители (пенополистирол, пенополиуретан и др.)не обладают высокой воздухопроницаемостью и на первый взгляд не требуют применения защитных плёнок, но в стыках плит и местах примыкания к стропилам (каркасу) происходят те же явления конденсации и увлажнения утеплителя и ОК. Поэтому такие утеплители также нуждаются в защите от внешних протечек, продувания и диффузии внутреннего пара. Однако, вследствие малого водопоглощения они в меньшей степени, чем волокнистые утеплители, подвержены действию влаги и ветровому продуванию, как это имеет место в схеме с двумя вентиляционными зазорами.

Вентзазор должен обеспечивать непрерывный отвод диффузионных паров и при значительных отрицательных температурах. Способность вентзазора удалять влагу зависит от количества образующейся влаги и скорости воздушного потока в вентканале. Структура воздушного потока должна обеспечивать постоянную вентиляцию, без перерывов. Ширина вентзазора должна быть от 50 мм до 100 мм в зависимости от площади крыши, климатических условий и сложности вентиляции, исходя из необходимости обеспечения удаления влаги (пара) в количестве 1500-2000 г/м² в сутки. Конструкция продухов для входа и выхода вентиляционного воздуха должна исключать возможность перекрытия их снегом, скапливающемся на коньке и в сливах.

Рисунок 2. Второй вариант утепления кровли.

Количество пара, диффундирующего из помещения через пароизоляцию, должно быть минимальным. Даже супердиффузионные мембраны с паропроницаемостью 1000 г/м² в сутки при больших отрицательных температурах, когда замедляются процессы влагопереноса, могут не обеспечить вывод (удаление) чрезмерно большого количества влаги. Вследствие этого, а также невозможности быстрого выветривания воздуха, насыщенного водяными парами, есть вероятность скопления избыточной влаги и конденсата в слое теплоизоляции. При этом теплопроводность теплоизоляционного слоя резко возрастает и здание теряет тепло. Помимо этого, влага при цикличном замерзании разрушает как утеплитель, так и конструктивные элементы кровли.

Практически при любой схеме подкровельной гидроизоляции не удаётся построить надёжную систему утепления мансард волокнистым утеплителем при значительных отрицательных температурах. Ни одна из них не гарантирует от протечек и перекладывания кровли. Нередко утепление кровли откладывается на будущее, а в качестве подкровельной гидроизоляции устанавливают армированные плёнки или рубероид. В этом случае последующее утепление волокнистым утеплителем становится невозможным без снятия кровельного покрытия и гидроизоляционной плёнки.

Для построения более надёжной и долговечной системы утепления в качестве утеплителя может быть применён закрытоячеистый ППУ, имеющий низкие величины водополощения и паропроницаемости (коэффициент паропроницаемости μ ≈ 0,03 мг/м²*ч*Па).

Рисунок 3. Третий вариант утепления кровли.

ППУ утеплитель может оставаться открытым в вентзазоре, что недопустимо для волокнистых утеплителей и, таким образом, устанавливаться в схеме с двумя вентзазорами и паронепроницаемой гидроизоляцией (см. рис.1).

Вследствие высокого сопротивления паропроницанию потоки внутреннего диффузионного пара через ППУ-утеплитель в десятки раз меньше, чем для волокнистого утеплителя. Благодаря низкому водопоглощению ППУ-утеплитель в меньшей степени подвержен разрушительному действию влаги. Кроме того, низкая теплопроводность ППУ (λ = 0,025 Вт/м*ч) позволяет построить систему утепления толщиной не более толщины стропил (≈15 см) (см. рис.1), в то время как волокнистые утеплители требуют надстройки стропил до 25 см.

В случае декоративной потолочной облицовки в виде выступающих стропил (балок) места примыкания утеплителей к стропилам исключаются (рис.2) и теплоизоляционный слой содержит только стыки плит ППУ между собой. Для исключения мостиков холода торцы плит изготавливаются в «четверть» и приклеиваются ППУ-клеем, тем самым образуя герметичный теплоизоляционный слой. Такой слой утепления может быть открытым в вентзазоре и менее подвержен действию влаги.

Возможны и другие конструктивные решения утепления наклонных кровель (рис.2 и рис.3), которые также могут быть выполнены с внутренней стороны и при наличии кровельного покрытия, гидроизоляционной плёнки и старого утеплителя.