Особенности утепления наружных стен изнутри и снаружи

Проектирование многослойных ограждающих конструкций.

В целях энергосбережения в федеральных нормативных документах с января 2000г. завершен переход на новые повышенные требования к теплозащитным функциям ограждающих конструкций. При этом требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций вновь проектируемых и особенно эксплуатируемых зданий предстоит повысить в 3-6 раз в сравнении с прошлым периодом.

Например, в функционирующих зданиях средней полосы России сопротивление теплопередаче стен равно 0,9-1,1, окон – 0,39-0,42, покрытий около 1,5 м²°С/Вт., при том, что R₀ ^mp увеличено: для стен – до 3-3,5, окон – до 0,55-0,6, покрытий – до 4,5-5 м²°С/Вт.

Необходимость повышения сопротивления теплопередаче покрытий и перекрытий не влечет изменения существующих конструктивных решений. В процессе реконструкций, реставраций, модернизаций или капитального ремонта функционирующих зданий достаточно увеличить толщину изоляционного слоя или заменить на слой более эффективной теплоизоляции.

Повышение сопротивления теплопередаче окон и дверей, в том числе фасадных и балконных в жилых домах обеспечивается их заменой на изделия выполненные на основе Евростандартов.

Например, использование в качестве оконного заполнения одно-, двухкамерных стеклопакетов шириной 36-50 мм в рамах 4-х камерного профиля с утолщенной створкой, с несколькими внутренними контурами уплотнения и т.д.

Повышение сопротивления теплопередаче наружных стен влечет коренные изменения конструктивных решений и технологии строительства, поскольку применение привычных однослойных стен, например из кирпича или керамзитобетона, становится невозможным из-за увеличения их толщины до 2-3 м. Поэтому рационально проектирование многослойных стен при новом строительстве, разработка решений и технологии утепления функционирующих зданий на основе применения эффективной теплоизоляции (пенополистирола и влагостойкой минеральной ваты). Применение в основном трехслойных решений с использованием пенополистирола позволяет сохранить привычную толщину стеновых панелей и существующий парк металлических форм 300, 350, 400 и 450 мм на предприятиях крупнопанельного домостроения.

Недостатками при этом выступают снижение капитальности стен, повышение стоимости, усложнение технологий строительства и ремонта.

Утепление наружных стен с учетом местных условий и материалов может проектироваться изнутри, снаружи и в середине конструкции стены, в том числе с воздушной прослойкой (вентилируемый фасад) (Приложение 1). Первый и второй приемы предпочтительны при утеплении существующих зданий. Третий, а также второй чаще используются при новом строительстве из кирпича, монолитного железобетона, изготовлении трехслойных стеновых панелей и пр.

Положительными факторами утепления изнутри являются – возможность выборочно производить утепление отдельных квартир, участков дома. К недостаткам можно отнести необходимость устройства высококачественной пароизоляции для защиты конструкции от проникновения бытовых влаговыделений; необходимость выселения жителей во время производства работ; незначительные сокращения площади комнат и т.д.

Положительными факторами утепления снаружи являются: возможность обновления фасада здания (кроме реставрации); простота конструктивных решений дополнительной теплозащиты; работы могут производится без выселения жителей; площади помещений не уменьшаются и т.д. К недостаткам можно отнести изменение внешнего вида фасада; необходимость в защите теплоизоляции от атмосферных воздействий и поверхностных температурных деформаций снижающих долговечность.

Одним из существенных факторов определяющих выбор способа утепления наружных стен изнутри или снаружи является особенность распределения температур внутри слоев стенового ограждения отапливаемого помещения при одном и том же сопротивлении теплопередаче R_{существующее} R_сущ≈3,17м²° С/Вт (рис.2).

а)

сопротивление теплопередаче R_сущ≈3,17

t_{поверхности внутренней стены=}t_вн.пов=19°С

t_{1(после штукатурки)}=17°С

t_{2(после теплоизоляции)}=-22°С

t₃≈30°С

б)

сопротивление теплопередаче остается таким же, как и на рис. А

R_сущ=3,17

t_вн.пов.= 19,04°С

t_{1(после штукатурки)}=17,4°С

t_{2(после кирпича)}=8,7°С

t_{3(после теплоизоляции)}=-27,47°С

t₄≈-30°С

Рис. 2. Распределение температур внутри слоев стенового ограждения отапливаемого помещения при одном и том же сопротивлении теплопередаче R_сущ≈3,17 м²°С/Вт но разным размещением теплоизоляции: а) – изнутри; б) – снаружи.

При утеплении изнутри (рис.2а) температурный ноль находится в слое утеплителя (экструзионный пенополистирол), т.е. «внутри помещения». При этом кирпичная кладка 0,38м полностью промерзла. В течении зимы при оттепелях и заморозках именно материал в данном случае несущей стены воспринимает циклы замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания, что снижает его несущую способность и долговечность. При перебоях в отоплении на внутренней поверхности стены быстро снижается температура, образуется конденсат (иногда лед).

При утеплении снаружи (рис.2б) температурный ноль также находится в слое утеплителя, но кирпичная кладка расположена в зоне положительных температур, что способствует ее сохранности в пределах нормативных требований. Стена способствует меньшим потерям тепла и более комфортному климату внутри помещения.

Ощущение комфортности жилого помещения связано с температурой внутренних поверхностей периметра помещения, которые нормируются как температурный перепад Δ t_н между температурой внутреннего воздуха и поверхностью ограждений: для стены 4°С, потолка 3°С, пола 2°С. При отсутствии теплоизоляции или ее недостаточности внутренняя поверхность, например, наружной стены становится намного холоднее температуры воздуха в помещении (от 6°С и более), что приводит к усиленной конвекции воздуха. Житель помещения воспринимает это как сквозняк и вынужден в порядке компенсации поднимать температуру внутри помещения до 21-23°С.

При достаточной теплоизоляции стены при Δ t_н близком к нормируемому – конвекция воздуха практически отсутствует и житель чувствует себя комфортно при более низкой температуре (18-20°С).

Для устройства наружной теплоизоляции зданий, наиболее простой конструкции, например, с тонкой штукатуркой по утеплителю (Приложение2) [9], рекомендуется применение плитных утеплителей. Тип плитного утеплителя и его основные показатели (плотность, теплопроводность, огнестойкость, влагоемкость, легкость, сжимаемость и пр.) назначаются на основании теплотехнического расчета, нормируемого сопротивления теплопередаче R₀ ^mp, фактического состояния наружных ограждающих конструкций здания.

В плоскости стены проектируется применение разных типов плит утеплителя с учетом их пожаростойкости (оконные и дверные проемы, противопожарные преграды и пр.), стойкости к механическим ударным воздействиям, к вандализму (цокольная часть здания, узлы, входы в подъезды, спуски в подвалы и т.д.). (Таблица1).

Таблица 1.

Типы плитного утеплителя и примеры его применения при устройстве наружной теплоизоляции зданий с тонкой штукатуркой по утеплителю.

Утеплитель	Рекомендуемая область применения	Плотность ρо кг/м^3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м^2оС
Плиты пенополистирольные	Наружная поверхность стен		0,041
Плиты минерало-ватные жесткие	Обрамление оконных и дверных проемов, цокольная часть здания		0,076
Плиты минерало-ватные на основе базальтового волокна (типа «Парок»)	Наружная поверхность стен, противопожарные преграды		0,037
Перлитопластбетон	Цокольная часть здания, противопожарные преграды		0,080

Другие материалы в том числе теплоизоляционные возможно подобрать в обновленном их перечне приведенном в СП 50.13330.2012[10].

Однородность, сплошность плит при утеплении стен снаружи – «под шубу», позволяет исключить влияние «мостиков холода», повысить теплотехническую однородность и качество ограждающих конструкций стен.

1.5. Потери тепла через «мостики холода» и их минимизация.

Проектирование трех и более, многослойных конструкций стен с утеплителем в середине, требует решения вопросов уменьшения потерь тепла через теплопроводные включения, иначе «мостики холода». Монолитность многослойных стен, совместность работы слоев, например, в трехслойной стене – наружного (защитного слоя), внутреннего (несущего) и устроенного между ними слоя утеплителя, обеспечивается связями. Связи, ребра, диафрагмы, сквозные швы из раствора или бетона, жесткие связи стен облегченной кладки из кирпича, гибкие связи, болты, шурупы, металлический крепеж, стержни, стыки в многослойных панелях и пр. снижают сопротивление теплопередаче. Например, в трехслойных железобетонных панелях с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами приведенное сопротивление теплопередаче уменьшается в два раза соответственно необходимо увеличение толщины утеплителя.

Проектирование связей допускается таким образом, чтобы температура внутренней поверхности по теплопроводному включению была не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха. Поэтому с целью исключения условий и участков выпадения конденсата на внутренней поверхности помещения теплопроводные включения (связи, «мостики холода») рационально проектировать несквозными и устраивать с наружной стороны.

При необходимости проектирования сквозных включений (металлические профили, металлические стержни, болты, оконные рамы и пр.) в них следует предусматривать вставки-разрывы «мостиков холода» - из материалов малой теплопроводности.

Однако, наиболее эффективно, особенно в трехслойных стенах, решение минимизации потерь тепла через «мостики холода» – применение изготовленных из современных инновационных материалов – стеклопластиковых связей.

Уменьшение сопротивления теплопередаче в трехслойной кирпичной стене утепленной пенополистиролом с различными теплопроводными включениями: – жесткими кирпичными связями; – армированной диафрагмой; – связями из нержавеющей стали; – стеклопластиковыми связями – показали*⁾ теплопотери соответственно 50%, 40%, 15% и 2%. Применение стеклопластиковых связей при конструировании стен крупнопанельных домов показало уменьшение теплосопротивления до 4-5%.

Стеклопластик один из перспективных материалов для гибких связей: теплопроводность как у керамического пустотного кирпича, прочность в три раза выше прочности стали марки Ст 3, а деформативные свойства выгодно отличаются от этих свойств стали, что важно для надежной работы гибкой связи. Стеклопластик – долговечный материал, не вступающий в химческое взаимодействие с бетоном и раствором (Приложение3).

Проектирование трехслойной стены из кирпича предусматривает устройство наружного – облицовочного слоя кирпичной стены толщиной 120мм (пол-кирпича) из облицовочного керамического или силикатного кирпича. Теплоизоляционный слой толщина которого определяется теплотехническим расчетом (от 50 до 150 мм) предусматривается из влагостойкой минеральной ваты или пенополистирола. Внутренний – несущий слой, толщина которого определяется расчетом на несущую способность и устойчивость, предусматривается из любого кирпича. Толщина слоя принимается: 120 мм для самонесущих стен, а также для несущих стен под монолитные или деревянные перекрытия в коттеджах; 250мм для несущих стен в домах до пяти этажей; 380мм для несущих стен в зданиях выше пяти этажей. Облицовочный слой к несущему крепится стеклопластиковыми связями в виде стержней с анкерами (рис.3а).

*⁾ – Закарявичус В. Теплые стены. В газ. «Строительный эксперт» №16, 1997г.

Предложенная конструкция трехслойной кирпичной стены в сравнении с однослойной стеной толщиной 2,5 кирпича обеспечивает повышение сопротивления теплопередаче в соответствии с требованиями и сокращение затрат на отопление до 30%.

Проектирование трехслойной стены из монолитного железобетона, предусматривает применение пенополистирола. Наружный – защитный слой, толщиной 100мм, и внутренний – несущий, толщина которого определяется расчетом на несущую способность и устойчивость (до 120 – 200 мм) проектируется из тяжелого бетона. Теплоизоляционный слой из пенополистирола с толщиной по расчету (не менее 150мм). Защитный слой к несущему крепится стеклопластиковыми гибкими связями в виде стержней. Эти связи являются фиксаторами пенополистирола в опалубке при бетонировании (рис.3б).

Рис.3. Трехслойные стены со стеклопластиковыми связями:

а) из кирпича: 1 – облицовочный слой из керамического или силикатного кирпича; 2 – стеклопластиковая связь; 3 – теплоизоляция из влагостойкой минеральной ваты или пенополистирола; 4 – внутренний, несущий слой из кирпича глиняного обыкновенного.

б) из монолитного железобетона: 1 – защитный слой из тяжелого бетона; 2 – теплоизоляция из пенополистирола; 3 – стеклопластиковая связь – фиксатор; 4 – внутренний, несущий слой из тяжелого бетона.

Рассмотренные решения трехслойных стен со стеклопластиковыми связями, инновационными предложениями – позволяют проектировать дома малой этажности для накопления и общения опыта их применения.

Дата добавления: 2015-06-27