Утепление стен Пенофолом и пенополиуретаном (ППУ)
Краткий вариант схемы утепления смотрите здесь
Введение новых энергосберегающих нормативов на теплоизоляцию ограждающих конструкций (ОК) в 1995 – 2000 годах привело к появлению на рынке множества теплоизоляционных материалов (ТИМ) и разнообразных систем утепления новых и реконструируемых зданий.
Однако, в настоящее время было бы преждевременным говорить о том, что найдены оптимальные и исчерпывающие решения по теплоизоляции ОК зданий. Многочисленные обрушения кровель и перекладывание их после первой зимы (до 30%), а также разрушения фасадов свидетельствуют о недостаточной апробации новых теплоизоляционных материалов и технологий в российских климатических условиях. Поэтому сейчас интенсивно ведутся работы по совершенствованию традиционных и поиску новых теплоизоляционных материалов. С целью совершенствования утеплителей вводятся гидрофобные связующие (вата), антиперены, повышающие огнестойкость (пенополистирол), паропроницаемые мембраны (вата) и т.д.
Наиболее перспективными из новых утеплителей являются вспененные полимеры, а также различные пено- и газобетоны. Среди систем утепления наиболее широкое применение находят технологии навесных вентилируемых фасадов (сухой способ) и системы фасадной теплоизоляции ”мокрого “ или ”скрепленного“ типа с тонким штукатурным слоем. 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). Оба способа являются системами наружного утепления, когда утеплитель, как правило, стекловата и минеральная вата или пенополистирол, расположен снаружи ОК. В системах внутреннего утепления теплоизолятор располагается с внутренней стороны ОК.
Какая из систем утепления более оптимальна? Это зависит от тех критериев, по которым она оценивается. Минимум энергетических затрат первичных энергоресурсов является основой для выбора рационального уровня теплозащиты ОК и расхода топлива при их эксплуатации за срок службы здания при обеспечении в помещении комфортных условий. Такой подход (потребительский) позволяет проектировщику и заказчику достигать единого уровня энергопотребления здания за счет наиболее предпочтительных мероприятий по энергосбережению и в конкретных проектах даже снижать величину термического сопротивления ОК по сравнению с предписываемыми нормативами.
Опыт ряда стран по реновации существующих зданий показывает, что максимальная эффективность мероприятий по энергосбережению достигается в случае, если проектные решения опираются на следующие принципы:
комплексность (технический), оптимальность (экономический) и сбалансированность (экологический).
Комплексность учитывает технические требования к теплозащите здания ( теплопотери, термическое сопротивление и т.д.). Для выбора оптимальных решений применяется статический (срок окупаемости инвестиций) и динамический (прибыль от инвестиций) критерии оценки инвестиций. Третий принцип относится к экологии и должен учитывать влияние здания на окружающую среду (санитарно-гигиенические требования). Из-за присутствия ”человеческого фактора“ часто интересы инвесторов (максимальная прибыль), потребителей (стоимость жилья) и общественный интерес государства (коммунальные услуги, благосостояние людей) противоречивы. Правильному выбору оптимального решения в значительной степени способствует детальный мониторинг и аудит энергосберегающих мероприятий. Следует отметить еще один важный фактор, без учета которого невозможно обеспечить оптимальный выбор системы утепления – это технологичность.
Как показывает практика, основным условием эффективности применения ТИМ является их долговечность, т. е. они должны оставаться сухими в любых климатических условиях. Выполнение этого условия возможно только в системе, которая обеспечит сохранение начальных (исходных) параметров утеплителя и не допустит его деградации. Система утепления должна быть установлена качественно, в соответствии с технологической документацией. Сегодня каждый производитель теплоизоляции старается предложить, а иногда и навязать нам свою систему утепления, демонстрируя её, как ему кажется, неоспоримые преимущества. Как в таком случае выбрать оптимальные теплоизоляционные материалы и систему? Только консультации независимых специалистов позволят избежать больших ошибок и сберечь ваши деньги.
Рассмотрим внешнее и внутреннее утепление стен на примере наиболее эффективных утеплителей – пенополиуретана (ППУ) и отражательной теплоизоляции на примере Пенофола. У ППУ - наименьший коэффициент теплопроводности λ, Вт/м•K и, следовательно, наибольшее термическое сопротивление R = δ/λ, м2K/Вт, где δ – толщина ТИМ, м. Здесь важно иметь ввиду, что сама по себе величина R не является определяющей и исчерпывающей при выборе теплоизоляции. Требуемая величина R может быть достигнута толщиной любым утеплителем, хотя и различие в коэффициенте теплопроводности в сухом состоянии у них будут в 2 – 3 раза.
Следует также отметить, что расчетные и эксплуатационные значения величины R, которыми пользуются проектировщики по СНиП, также могут отличаться в 2 раза от их значений в сухом состоянии. Поэтому при выборе утеплителя могут иметь более значимые различия другие параметры качества утеплителя: долговечность, стойкость к внешним эксплуатационным воздействиям (условиям) и т.д.
Заказчики, риэлторы, инвесторы стараются на этих параметрах не акцентировать внимание. А отсутствие отработанных методик испытаний на долговечность ТИМ ставит перед проектировщиками и покупателями жилья наисложнейшую задачу оптимального выбора эффективной теплоизоляции. Но именно долговечность и деградация утеплителя будут определять энергопотребление здания за его срок службы, т.е. то, за что мы платим.
Создать утеплители, сравнимые по долговечности с несущей основой совсем не просто. Если теплоизоляция имеет долговечность 10 – 30 лет, а несущие ОК – 100 лет, то мы должны быть готовы к тому, что через определенное количество лет необходимо будет делать ремонт или заменять систему утепления полностью. Поэтому ТИМ должны устанавливаться на допущении ”старения” или фактора риска деградации ТИМ. Это является очень важным моментом, особенно для волокнистых утеплителей, т.к. их деградация в большей степени зависит от внешних условий: влаги, нагрузки, воздухопроницаемости и т.д.
Выбор пенополиуретана (ППУ) и Пенофола в качестве теплоизоляции связан с тем, что они имеют наименьшие и прогнозируемые риски деградации. В Европейских стандартах, например, величина коэффициента теплопроводности λ должна декларироваться производителем для каждого заполняющего газа: фреона, пентана, СО2 и т.д.. В зависимости от заполняющего газа начальная теплопроводность жесткого ППУ λ = 0.018 – 0.022 Вт/м•K. С течением времени в результате процессов обменной диффузии вспенивающего газа и окружающего воздуха величина λ возрастает, что и квотируется производителем ППУ. Если ППУ находится в защитной оболочке, как в случае применения в холодильных системах или сэндвич панелях, то процесс обменной диффузии минимален и начальные значения λ сохраняются в течение длительного времени. Например, в холодильниках со сроком службы не менее 30 лет величина λ = 0.021 Вт/м•K. Определенно можно сказать, что одной из причин деградации ТИМ является влага. ППУ имеет закрыто-ячеистую структуру и, соответственно, высокую влагостойкость. Предпочтительными газами с точки зрения теплопроводности являются HFCs, которые не действуют на стратегический озон.
Основные риски деградации отражающей теплоизоляции связаны с чувствительностью отражательной способности алюминиевой фольги к временному накоплению строительной пыли и к коррозии алюминия. В реальных условиях эксплуатации в толще ОК алюминиевая фольга находится в изолированных благоприятных условиях, способствующих сохранению ее теплоизоляционных свойств в течение более 25 лет. Даже при искусственном запылении уменьшение термического сопротивления составляет не более 3 %. Использование высокочистого алюминия (99.7 % и более) во многом определяет его коррозионную стойкость. Естественная тонкая плотная окисная пленка Al2O3 выполняет защитные функции. В открытом пространстве, т.к. алюминиевая фольга прочная и непроницаема для влаги, ее поверхность может быть очищена струей высокого давления.
Таким образом, и ППУ и Пенофол, как показывает практика, сохраняют свои теплозащитные функции не менее 25 – 30 лет. К сожалению, этого нельзя сказать о других ТИМ – вате и пенополистироле – широко применяемых в системах утепления. Многочисленные случаи потери ими своих теплозащитных свойств указывает на высокие риски их применения. Возможно, это связано и с субъективными факторами (недобросовестный или неаккуратный монтаж), однако и объективные факторы также имеют место быть. И в заключение следует еще отметить, что каким бы качественным не был утеплитель, если он установлен не в соответствии с технологией, т.е. не качественно (не в системе), его лучшие качества могут быть не реализованы.
И еще, часто стоимость строительной теплоизоляции становится главным и решающим критерием выбора утеплителя: чем дешевле утеплитель и система в целом, тем быстрее (охотнее) она выбирается. Напомним, что платить вы будете за утеплитель, который возможно через год – два деградирует, а расплачиваться - за потребляемую энергию, стоимость которой будет расти ежегодно.
Новые энергосберегающие нормативы на сопротивление теплопередачи вполне адекватны и значительно превосходят санитарно-гигиенические требования, устанавливаемые по разности температур в помещении и на поверхности стены. Тем не менее следует помнить, что при обеих системах утепления для двухслойной ОК температура на границе слоев должна быть больше 0 °С, чтобы избежать промерзания слоев теплоизоляции и несущей стены. В случае наружного утепления сопротивление дополнительной теплоизоляции при расчетных значениях температур внутреннего tв; и наружного tн (температура наиболее холодной пятидневки) воздуха должна быть ΔRн > (tн/tв) Rст. При внутреннем утеплении термическое сопротивление несущей стены Rст должно быть не меньше термического сопротивления слоя дополнительной теплоизоляции ΔRв < (tв /tн)Rст + Rв, где Rв – сопротивление теплоотдачи на внутренней поверхности стены. Следовательно, при внешнем утеплении традиционными ТИМ (вата, пенополистирол) с расчетным значением λ = 0.05 Вт/м•K толщина их должна быть не меньше 12 – 15 см. Для эффективных строительных утеплителей (ППУ, экструдированный пенополистирол и др.) с λ = 0.02 – 0.03 Вт/м K толщина должна быть не меньше 5 – 10 см.
На рис. 1 и 2 приведены типичные системы наружного (плиты ППУ) и внутреннего утепления (с ОТИ) кирпичной стены с R ≈ 1 м2K/Вт. Основные преимущества систем наружной теплоизоляции на основе ППУ обусловлены сочетанием в одном материале важнейших эксплуатационных свойств: необходимых и достаточных теплотехнических характеристик (низкая теплопроводность и паропроницаемость μ ≈ 0.03 – 0.05 мг/м ч Па), высокой адгезией к различным строительным материалам, стойкостью к старению, химической стойкостью, огнестойкостью. На рис. 1 показан фрагмент наружного утепления стены ”мокрым” способом с помощью ППУ плит.
Тонкий декоративный штукатурный слой является не единственным лицевым завершением фасада. В качестве такого лицевого слоя фасада могут быть и сайдинг, и блок- хауз и т. д.. Отличием фасадных систем ППУ является применение в качестве клеевого слоя однокомпонентного пенополиуретанового клея (Клей Регент или Пурокол), придающего всей системе более однородные теплотехнические параметры и надежность. При правильно рассчитанной толщине ППУ зона конденсации парообразной влаги располагается за пределами несущей стены в зоне ППУ теплоизоляции. Отсутствие конденсата в несущей стене увеличивает ее долговечность. Облицовочный (штукатурный) слой должен иметь как можно меньшее сопротивление паропроницанию.
Основные недостатки ППУ могут быть отнесены к низкой стойкости к ультра-фиолетовому излучению и пожароопасности. Однако пожароопасность горючих материалов вообще не рассматривается в изоляции от других материалов, потому что взаимодействие с окружающими факторами должно приниматься в расчет. В реальных конструкциях ППУ всегда находится в защищенном виде либо самими элементами конструкции, либо специальными защитными покрытиями – фольга, различные стеклоткани и т. д., понижающими горючесть до Г1-Г2. В случае огня ППУ не плавится, не образует горящих капель из-за его термоустойчивых свойств, не тлеет и, следовательно, предотвращает ненаблюдаемое распространение огня или повторяющееся его вспыхивание.
Пенофол включает в себя отражающие замкнутые воздушные прослойки (ЗВП). Чтобы обеспечивать требуемые величины сопротивления теплопередачи, количество ЗВП должно быть 1 – 5. Реализовать конструкции с 5 ЗВП, если они не являются встроенными, не просто. Кроме того, Пенофол, будучи паронепроницемой изоляцией, в системах наружного утепления может применяться только в сочетании с вентилируемой воздушной прослойкой. Это еще больше усложняет конструкцию. В то же время Пенофол с 1 – 2 закрытыми воздушными прослойками в системах внутренней теплоизоляции является оптимальным (рис. 2). Помимо того, что она является дополнительной теплоизоляцией (R = 0.5 – 0.6 м2K/Вт), она является пароизоляцией для массивной теплоизоляции. Относительно невысокая стоимость Пенофола и работ по его установке делает ее незаменимой при утеплении старых зданий, фасад которых имеет историческую ценность.
19.07.11