Полная энциклопедия домашнего мастера. Строительство. Электричество. Водоснабжение. Утепление. Гидроизоляция. Сварочные работы. 2. Утепление зданий и помещений (Ю. С. Пернатьев, 2017)

В современной отечественной практике строительства преобладает три основных типа теплоизоляционных материалов: минеральная вата, плиты из пластических масс и различные засыпки. В каждом из этих типов есть свои разновидности, которые отличаются по характеристикам и цене. Рассмотрим их более подробно.

Минеральные ваты

Продукты из минеральной ваты представлены на рынке в виде плит и рулонных материалов (матов) различной плотности, а также в виде войлока, гранул, скорлуп и сегментов. Они отличаются хорошими теплоизоляционными и акустическими свойствами, высокой огнестойкостью. Эти неорганические материалы применяются для утепления и звукоизоляции фасадов (под оштукатуривание и облицовку), чердаков, крыш, перекрытий, стен и межкомнатных перегородок. Благодаря волокнистой структуре ваты обладают малой теплопроводностью – 0,032–0,046 Вт/м · °C, хорошими звукоизолирующими свойствами и высокой паропроницаемостью – около 0,48 г/м · ч · гПа. Пар проходит между волокнами, но не впитывается в них. Однако он должен иметь возможность выйти наружу, чтобы не накапливаться внутри плиты или мата: мокрый материал обладает более высокой теплопроводностью. Гидрофобизация изделий делает их стойкими к атмосферным воздействиям и существенно расширяет область применения.

Теплоизоляция из минеральной ваты эластична, устойчива к образованию грибков и плесени, не портится насекомыми и не разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения. Она очень хорошо поглощает звуки, благодаря чему утеплители из минеральных волокон одновременно выполняют функцию звукоизоляции и препятствуют распространению шума через изолируемые стены и перекрытия. Однако минеральная вата не выдерживает высоких механических нагрузок и, если не обработана водоотталкивающими средствами, впитывает влагу.

Ваты малой плотности (до 15 кг/м³) могут оседать на стене, создавая мостики холода, к тому же продуваются ветром. Современная стекловата почти не колется, в отличие от аналогичного материала старого образца, состоящего из очень толстых волокон, которые, как занозы, впивались в кожу. Тем не менее изделия из стекловаты образуют вредную для здоровья пыль, постепенно истираясь при деформациях конструкций. Поэтому их следует использовать только снаружи здания или внутри стен. Базальтовые продукты более пожаростойки и жестки, менее склонны к усадке (из-за разнонаправленности волокон), но дороже, чем стеклянные.

Маты и войлок из минваты во время перевозки и хранения находятся в упаковках в сжатом состоянии, что значительно уменьшает занимаемый ими объем. Необходимо защищать вату от влаги, поэтому лучше хранить ее в сухих закрытых помещениях. Плиты укладываются одна на другую в стопки не выше 2 м, а маты и рулоны устанавливаются вертикально в один ряд. Следует избегать хождения по жестким плитам и категорически запрещается ходить по разложенной мягкой вате – ее можно легко повредить.

Необходимую толщину утеплителя определяют с учетом минимально допустимого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции и температурной зоны, в которой будет эксплуатироваться здание. Чем теплее климат, тем меньше толщина слоев ограждающих конструкций. Толщину теплоизоляционного слоя рассчитывают для каждого конкретного объекта.

Утеплители из минваты режут длинным острым ножом или ножовкой. Необходимо оставить припуск: около 0,5 см при нарезке плит и 1–2 см при нарезке матов, чтобы после монтажа материал плотно заполнил изолируемое пространство. Рулонный утеплитель легче резать до его разворачивания, чем после. Плиты лучше резать по одной.

Волокнистые изоляторы монтируют на стенах с помощью клея, специальных термодюбелей, устанавливая враспор между стойками несущего каркаса или обрешетки. В отдельных случаях можно использовать монтажную пену. Снаружи их обычно закрывают ветро- и гидрозащитным материалом. Следует помнить, что для утепления вертикальных поверхностей можно использовать только минеральную вату повышенной плотности (более 75 кг/м³), так как обычная на них просто не будет держаться. Маты по сравнению с плитами хороши тем, что ими можно плотно закрыть конструкции сложной формы.

Поскольку вата является материалом, выделяющим пыль, до начала работ по утеплению здания стекловатой стыки каналов систем транспортировки воздуха должны быть надежно загерметизированы. В противном случае кусочки стекловолокна могут попасть в вентиляционную систему дома.

Искусственные пластические массы

Сырьем для их изготовления служат термопластичные (полистирольные, поливинилхлоридные, полиуретановые) и термореактивные полимеры, газообразующие и вспенивающие вещества, наполнители, пластификаторы, красители. Образование в пластмассах ячеек или полостей, заполненных газами или воздухом, вызвано химическими, физическими, механическими процессами либо их сочетанием.

В зависимости от структуры теплоизоляционные пластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопластами называют ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием не сообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом. Поропласты – пористые пластмассы, структура которых образована сообщающимися между собой полостями. В строительстве наибольшее распространение в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов получили пенополистиролы, вспененный полиэтилен и пенополиуретан.

Готовых изделий с применением пенопласта очень много. Так, для утепления стен мокрым методом выпускаются плиты с профилированной поверхностью, которая позволяет вентилировать пространство между стеной и изоляцией, предотвращая увлажнение стен. Более твердые плиты используют для крыш с инверсионным (обратным) расположением слоев, а также для террас и стен подвалов – канавки обеспечивают отток дождевой воды. У некоторых видов плит вся поверхность дополнительно защищена слоем геотекстиля (специальный материал, обычно синтетический, предназначенный для создания слоев различного назначения в гражданском и другом строительстве).

Выпускаются и плиты, оклеенные рубероидом с одной стороны. Их используют для теплоизоляции плоских крыш, фундаментов, под бетонные основания. Такие плиты имеют поперечные насечки, что позволяет их сворачивать и транспортировать.

Для полов с электроподогревом применяют фольгированные плиты – оклеенные фольгой, которая отражает тепло и увеличивает прочность плиты на сжатие.

Сэндвич-панели представляют собой трехслойную конструкцию: два жестких листа (как правило, из ПВХ), между которыми находится утеплитель (лист пенопласта или экструдированного пенополистирола). Сэндвич-панели широко используются при изготовлении и монтаже дверных конструкций и перегородок. Их толщина может варьироваться от 40 до 200 мм.

Для внутренних работ производятся плиты, оклеенные гипсокартоном с одной или двух сторон. Плиты с односторонней отделкой используются внутри мансард и для подвесных потолков, а с двухсторонней – для возведения легких перегородок.

Компенсационные ленты применяют в конструкциях плавающих полов. Они предотвращают передачу звуков от пола к стенам.

Профили – плинтусы, карнизы, молдинги, применяемые для реставрации исторических объектов и украшения фасадов новых зданий, а также в качестве декоративных элементов внутри помещений. Каждый производитель представляет каталог профилей, из которых можно выбрать соответствующий проекту.

Клинья необходимы для того, чтобы получить соответствующий уклон ската крыши к точкам сброса воды у вентиляционных шахт и зенитных фонарей. Как правило, это плиты клиновидного сечения с уклоном 1,7–3,4 %.

Обои изоляционные выполняют в виде подложки под декоративные обои. Благодаря их применению сокращаются теплопотери, стены становятся теплыми на ощупь. Изоляционные обои прекрасно закрывают трещины и выравнивают поверхность стен. Такие обои имеют толщину 3,6 и 10 мм при стандартной для обоев длине рулона 10 м.

Гранулят (пенополистирольные шарики, бисер, дробленка) удобен для теплоизоляции в труднодоступных местах. Мелкие гранулы полистирола задувают в пустоты в стенах, а более крупными заполняют пространства под и над перекрытием, а также в скатах крыши. Пенополистирольными шариками можно утеплить труднодоступные места в стенах и конструкциях со сложными формами и неровными поверхностями.

Пеноизол – пористый полимерный материал белого цвета (жидкий пенопласт), который изготавливают с помощью специальной установки прямо на строительной площадке. Компоненты пеноизола (смолу, раствор и др.) подают отдельно и смешивают в специальном смесителе. Теплопроводность материала составляет 0,035–0,047 Вт/м · °C.

По внешнему виду и характеристикам пеноизол – недорогой аналог пенополистирола. Его главное преимущество в том, что он текуч. Пеноизолом можно утеплять полы и крыши в эксплуатируемых зданиях, его можно заливать в самые труднодоступные полости, использовать для утепления конструкций каркасных зданий. К тому же он достаточно дешев. Один из недостатков пеноизола – неприятный специфический запах во время высыхания (смолы содержат формальдегид, выделяющийся при полимеризации). В некоторых смолах (ВПС-Г или КФ-ТИ) содержатся специальные добавки, которые связывают формальдегид, поэтому они считаются наиболее безопасными.

Экструдированный пенополистирол имеет гораздо более высокую прочность на сжатие, чем пенопласт, паронепроницаем и практически не впитывает влагу (водопоглощение за 30 суток составляет не более 0,6 % объема). Низкое водопоглощение обеспечивает очень малое изменение теплопроводности во влажных условиях – не более 0,001–0,002 Вт/м · °C, что позволяет применять ЭППС без дополнительной гидроизоляции. Поэтому его рекомендуют для утепления стен, крыш, а также конструкций, которые работают в условиях повышенной влажности или частого контакта с водой, прежде всего для фундаментов, подвальных помещений и цокольных этажей. С учетом низкой устойчивости к высоким температурам и ультрафиолету такое применение этого материала наиболее оправданно. ЭППС отличается высокой устойчивостью к деформации сжатия, поэтому подходит для утепления поверхностей, выдерживающих большую нагрузку, например в фасадных системах мокрого типа, особенно если облицовочный материал достаточно тяжелый. Кроме того, он долговечен, не разрушаясь, выдерживает резкие и постоянные перепады температур. Поэтому его применяют для утепления и таких частей здания, подвергаемых действию влаги и механическим нагрузкам, как полы по грунту и плоские кровли. Но следует учитывать, что под штукатурным фасадом пенополистирол не «дышит», то есть не выпускает излишнюю влагу из толщи стены наружу.

Плиты из ЭППС с одной стороны могут быть покрыты слоем флизелина или геотекстиля и иметь фрезерованные дренажные канавки. Такие плиты не только выполняют теплоизоляционные функции, но и благодаря канавкам облегчают отвод воды. Для утепления инверсионных крыш производятся плиты, с одной стороны покрытые слоем пластифицированного цемента.

Обычно поверхность плит гладкая, но есть плиты и с шероховатой поверхностью, которые особенно подходят для теплоизоляции стен: благодаря структуре поверхности при нанесении клея или штукатурки улучшаются их адгезионные свойства. Они также могут служить для изоляции цоколя и использоваться в качестве несъемной опалубки. Стандартные размеры плит из ЭППС 600 × 1250 мм, толщина может варьироваться от 10 до 150 мм. У разных производителей плиты экструдированного пенополистирола могут иметь свой фирменный цвет: зеленый, голубой, розовый или желтый.

Вспененный полиэтилен изготавливают путем вспенивания полиэтилена бутан-пропановой смесью. Плотность вспененного полиэтилена составляет 30–180 кг/м³, теплопроводность 0,030–0,045 Вт/м · °C, водопоглощение менее 2 %. Он отличается мелкопористой структурой, эластичностью, гладкой поверхностью, долговечностью, высокой биологической и химической стойкостью; немаловажно и то, что он экологически безопасен. Применяется в качестве теплоизоляции под напольными покрытиями, для изоляции междуэтажных перекрытий, для уплотнения межпанельных швов, монтажных зазоров, теплоизоляции трубопроводов и других инженерных коммуникаций, а также систем звукопоглощения.

Пенополиуретан производят из полиэфирной смолы и специальных добавок, которые вступают в реакцию с полимером и вспучивают сырьевую смесь. Отвердение происходит при повышенной температуре. Пенополиуретан бывает эластичный и твердый. Эластичный (поролон) выпускают в виде полотнищ и лент.

Сотопласты. Это теплоизоляционные материалы с ячейками, напоминающими по форме пчелиные соты. Стенки ячеек могут быть выполнены из различных листовых материалов (крафт-бумаги, хлопчатобумажной ткани, стеклоткани), пропитанных синтетическими полимерами. Сотопласты изготовляют в виде плит плотностью 30–100 кг/м³ и теплопроводностью 0,04–0,06 Вт/м · °C. Применяют сотопласты в качестве заполнителя трехслойных панелей.

Газобетон и газосиликат. Это ячеистые теплоизоляционные бетоны, получаемые из портландцемента (газобетон) или из смеси извести с молотым кварцевым песком (газосиликат). Предварительно приготовленный шлам (тесто) вспучивают с помощью газообразователей. Газобетон и газосиликат применяют в виде плит и блоков разного размера. Водопоглощение теплоизоляционного газобетона составляет до 20 %, газосиликата – до 25–30 %, поэтому изделия из газосиликата не применяют при относительной влажности окружающей среды более 60 %.

Пеностекло (ячеистое стекло). Неорганический теплоизолятор, который производят из кварцевого песка, стеклянного боя и каменного угля, измельченных в порошок. В процессе обжига происходит размягчение частиц стеклянного порошка и его спекание, а газы, выделяющиеся при сгорании и разложении угля, вспучивают вязкую стекломассу. В результате образуется легкий материал с закрытыми порами, что обеспечивает его полную водо- и паронепроницаемость. Благодаря этим качествам отпадает необходимость применения пароизоляционных пленок и гарантирована стабильность теплоизоляционных свойств в процессе эксплуатации.

Пеностекло относится к группе негорючих материалов и имеет неограниченный срок службы, на протяжении которого сохраняются его теплоизоляционные свойства. Химический состав материала обеспечивает его защиту от грызунов, насекомых, бактерий, лишайников и мхов. Он устойчив к воздействию кислот и предохраняет от коррозии соседствующие с ним материалы. С точки зрения экологической безопасности это исключительно чистый материал, не содержащий фенолформальдегидных и других связующих.

Материал очень технологичен – легко обрабатывается обычным столярным инструментом. Укладка плит производится на горизонтальные и вертикальные бетонные, металлические и деревянные поверхности. Связывается и склеивается строительными смесями, битумом или клеем любого типа, может крепиться механически.

При соблюдении технологии монтажа пеностекло обеспечивает полную однородность изоляции и отсутствие температурных мостиков холода. При механическом повреждении теплоизоляционного слоя требуется замена только поврежденного участка, а не всей изоляции, что значительно удешевляет ремонт. Ячеистое стекло широко используется для теплоизоляции различных типов кровли, полов и потолков, фасадов новых и реконструируемых зданий, при строительстве зданий и сооружений с повышенной влажностью (например, бассейнов и саун).

Керамзит представляет собой пористый заполнитель, получаемый грануляцией глинистых горных пород с последующим вспучиванием при обжиге. Сырье для производства близко по составу к тому, из которого получают обыкновенный керамический кирпич. Керамзит применяется также в качестве заполнителя для бетона. В результате получается легкий материал – керамзитобетон, обладающий высокими теплоизоляционными характеристиками.

Кремнезит – искусственный пористый материал, изготовляемый в виде гравия и песка путем термической обработки кремнеземистого сырья природного или техногенного происхождения с высоким содержанием кремнезема (более 80 %) и каустической соды, которые подвергаются специальной обработке. Он может использоваться для производства теплоизоляционных плит, легких бетонов и блоков, а также в качестве теплоизоляционной засыпки.

Вспученный вермикулит. Это сыпучий пористый материал в виде чешуйчатых частиц, получаемых путем ускоренного обжига до вспучивания вермикулита – гидрослюды, содержащей между элементарными слоями связанную воду. Пар, образующийся из этой воды, действует перпендикулярно плоскостям спайности и раздвигает пластинки слюды, увеличивая первоначальный объем зерен в 15–20 раз. В результате вермикулит превращается в легкий пористый материал, который благодаря своим уникальным свойствам (низкая плотность, высокие звуко- и теплоизоляционные свойства, огне-, кислото- и биостойкость) широко применяется в различных отраслях, в том числе и для производства теплоизоляции.

Вспученный перлит. Одним из широко используемых в строительстве утеплителей является вспученный перлит. Перлитовый песок обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, не горюч, огнестоек, химически инертен, биологически стоек, легок, сыпуч. Экологически он совершенно безопасен и даже используется для глубокой фильтрации в пищевой и медицинской промышленности. На сегодняшний день является одним из самых эффективных утеплителей. В чистом виде перлитовый песок используют в виде теплоизоляционной засыпки.

Теплоизоляционные штукатурки. По основному теплоизоляционному материалу теплые штукатурки можно разделить на два типа: с минеральным (наиболее распространены) и органическим наполнителем.

Из органических наполнителей используют пенополистирол в виде мелких вспененных гранул. Такая штукатурка имеет теплопроводность 0,06–0,09 Вт/м · °C. Она менее устойчива к механическим воздействиям, чем штукатурка с минеральными наполнителями, поэтому на стене ее следует защищать паропроницаемой краской или финишной штукатуркой. Теплая штукатурка в 3–4 раза легче традиционной: удельная масса после затвердения – 240–360 кг/м³. Большинство теплых штукатурок паропроницаемы; их можно наносить на стены из любого материала и красить любыми паропроницаемыми красками (все теплые штукатурки белого цвета, поэтому рекомендуется их последующая покраска).

Древесноволокнистые плиты. ДВП производят из древесной стружки и других отходов деревообрабатывающих предприятий. К стружке и опилкам добавляют вяжущие вещества, огнезащитные средства и средства против древесных жучков. Сырье измельчают и расщепляют на отдельные волокна. По сухой технологии волокна перемешивают с латексным клеем и прессуют в плиты, а по мокрой – смешивают с водой и добавками до вязкой консистенции, а потом прессуют и высушивают. Для склеивания волокон друг с другом используются специальные смолы. Для резки плит подходят обычные инструменты для работы с деревом. Древесноволокнистые плиты с открытыми порами регулируют уровень влажности в помещениях и способны компенсировать деформации прилегающих к ним деревянных конструкций. Ими можно пользоваться для утепления крыш, фасадов под оштукатуривание и облицовку, перекрытий, устраивать теплоизоляцию стен по всему периметру. Древесной стружкой можно заполнять пустоты между элементами каркаса строительных конструкций.

Арболит. Это разновидность легкого бетона, изготовляемого из смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. В качестве органических заполнителей используют дробленые отходы древесных пород, сечку камыша, костру конопли или льна. Технология изготовления изделий из арболита включает операции по подготовке органических заполнителей, смешивание заполнителя с цементным раствором, укладку полученной смеси в формы и ее уплотнение, отвердение отформованных изделий. Плотность арболита составляет 500 кг/м³, теплопроводность – 0,1–0,13 Вт/м · °C. Его относят к категории труднопоражаемых плесенью и трудногорючих материалов. Изделия из арболита используют для возведения навесных и самонесущих стен и перегородок, а также в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения.

Фибролит изготавливают в виде плит из специальных древесных стружек (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества. Древесную шерсть получают на специальных станках в виде тонких и узких лент. В качестве вяжущего используют портландцемент. Фибролит не горит открытым пламенем, легко обрабатывается – можно пилить, сверлить и вбивать в него гвозди. При влажности выше 35 % он может поражаться плесенью, поэтому его необходимо защищать от увлажнения (например, путем оштукатуривания). Плотность фибролита составляет 300 кг/м³, теплопроводность – 0,08–0,1 Вт/м · °C. Применяют его для утепления стен и перекрытий.

Пробка. Пробковые плиты хорошо пропускают воздух, не гниют, устойчивы к образованию плесени и грибков. Они применяются для покрытия полов, потолков, внешних и внутренних стен, междустенного пространства, чердачных помещений, а также крыш как с внутренней, так и с внешней стороны.

Помимо теплоизоляции из пробки применяется комбинация из двух натуральных материалов – кокосового волокна и пробкового агломерата. Такая структура позволяет достигать лучших результатов благодаря дополняющим друг друга термическим и акустическим характеристикам обоих материалов.

Воздух проникает внутрь здания через неплотности в его оболочке даже в безветренную погоду. Трещины в наружных стенах, щели и зазоры в местах примыкания конструкций способствуют образованию сквозняков в помещениях дома. Через щели в нижней части ограждающего контура внутрь строения проникает холодный наружный воздух, в то время как зазоры в верхней части здания выпускают наружу воздух теплый. Ветер лишь усиливает этот процесс, направляя воздушные потоки в определенную сторону. Дефекты в ограждающем контуре здания снижают эффективность его теплозащиты. Даже дополнительное утепление конструкций в подобных ситуациях не дает желаемого результата, и чем лучше утеплено здание, тем больше тепла теряется через щели и зазоры. К тому же даже небольшое отверстие резко ухудшает звукоизолирующую способность стены. Чтобы уменьшить количество расходуемой на отопление дома энергии и обеспечить в жилище комфорт, необходимо сделать его по возможности воздухонепроницаемым. Таковы современные требования по теплозащите зданий, принятые во многих странах мира.

Необходимое количество воздуха для эффективного воздухообмена можно получить путем проветривания. Недостаток этого способа поддержания микроклимата в том, что он требует присутствия в жилище человека, который должен в нужный момент открыть или закрыть окна или двери. Длительное же проветривание, особенно в ночное время, требует дополнительного расхода энергии. Альтернатива проветриванию – система вентиляции, которая является неотъемлемой частью современного энергоэффективного дома.

Швы между конструкциями дома – явление неизбежное. В каркасных домах проблему герметичности можно решить путем расстилания по поверхностям конструкций пароизоляционной пленки. Стыки между стенами и перекрытием уплотняют путем нахлеста полотнищ изоляционного материала.

Сложнее дело обстоит с домами, конструкции которых имеют неоднородные теплотехнические характеристики. Чаще всего в таких строениях проблемы бывают на стыках стены с крышей. Неплотности могут привести к отсыреванию изоляции и древесины под воздействием конденсата, образующегося при контакте теплого и относительно влажного внутреннего воздуха с холодными конструкциями дома. Причем пароизоляционная пленка, расстилаемая изнутри ограждающей конструкции, не в состоянии воспрепятствовать образованию влаги при наличии щелей и зазоров, через которые проходит воздух. В этих случаях конденсации содержащейся в воздухе влаги не избежать.

Не застрахованы от конденсата и монолитные конструкции. Например, при наличии негерметичных швов между снабженными надежной теплоизоляцией кирпичными стенами и междуэтажным перекрытием вероятность конденсации теплого воздуха также не исключена. В стенах же, сложенных из кирпича с вертикальными пустотами, холодный воздух может проникать внутрь дома даже на приличном удалении от наружных швов между конструкциями. Такими местами могут стать даже гнезда для электрических розеток. Негерметичные места в доме не всегда легко обнаружить, поскольку они могут находиться в закрытых конструкциях.

Герметичность здания оценивают с помощью коэффициента, характеризующего воздухообмен всего строения в течение 1 ч. Этот показатель не имеет ничего общего с проветриванием через окна, а относится к зданию, у которого все окна и двери плотно закрыты. Например, значение 3,0 говорит о том, что при перепаде давления 50 Па в течение 1 ч в здании происходит тройной воздухообмен.

Как избежать негерметичности ограждающего контура

Для домов легкой конструкции (с каркасными стенами) основной способ обеспечения герметичности – создание сплошного воздухонепроницаемого слоя. Стыки между полотнищами пароизоляционного материала следует делать внахлест и дополнительно проклеивать уплотнительной лентой. По возможности следует уменьшить число проемов и проходных отверстий в конструкциях, например для прокладки труб. Там, где этого не избежать, воздухонепроницаемость необходимо обеспечить путем тщательного уплотнения всех мест прерывания ограждающего контура. В кирпичных и блочных домах помимо того, что кладка и примыкания должны быть выполнены безупречно, все поверхности (в том числе над подвесными потолками) необходимо тщательно заштукатурить. Отверстия для труб, предусмотренные в воздухонепроницаемом слое, подлежат тщательной герметизации. Крыша и фронтон могут быть уплотнены соединяемыми внахлест полотнищами пленки. Для вентилирования во фронтоне предусматривают клапан.

Обеспечить герметичность ограждающего контура строения можно только при высоком качестве проектно-строительных работ. Обнаружить нарушения ограждающего контура уже построенного дома очень трудно. Поэтому обращать внимание на неправильное примыкание дверной или оконной коробки к стене, плохо выполненные соединения между полотнищами пленки, ее повреждения, дефекты в неоштукатуренной кладке дома, выступающий наружу коньковый прогон лучше в процессе строительства.

Понятие мостиков холода

Для энергосбережения идеальной была бы ситуация, когда теплоизоляция устроена непрерывно по всему зданию. Но существуют места, где теплоизоляционную оболочку приходится прерывать (например, вокруг оконных и дверных проемов). От качества выполнения таких узлов будет зависеть, произойдет ли через них утечка тепла. По сравнению с остальной стеной подобные места характеризуются более низким сопротивлением теплопередаче, поэтому их называют мостиками холода. Следствием их наличия оказываются более высокие расходы на отопление. Считается, что мостики холода в зданиях могут быть причиной потерь до 1/3 тепловой энергии.

Мостики также являются причиной появления на стенах высолов и плесени. Понижение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции может вызывать смещение точки росы и, как следствие, конденсацию водяного пара (например, на окне и вокруг него). Там, где появляется сырость, легко собирается пыль, и вскоре там образуются черные, грязные пятна. Поскольку пыль – превосходная питательная среда для микроорганизмов и домовых грибов, пятна быстро покрываются плесенью.

Возможных мест появления мостиков холода очень много. Например, в каркасной конструкции мостиками холода будут стойки, между которыми закладывают утеплитель. Если стойки деревянные, то мостики выражены слабо ввиду довольно низкой теплопроводности дерева. Точно так же балки перекрытия будут мостиками холода при теплоизоляции потолка, а стропила будут мостиками холода при теплоизоляции крыши. При многослойной конструкции стены может стать проблемным устройство коленчатых мансардных стен и наружных железобетонных лестниц. Но самым слабым местом при слоистой кладке является железобетонная плита перекрытия. Причина проблемы заключается в том, что наружная и внутренняя стены кладки усаживаются по-разному. Чтобы не происходило смещение плоскостей, перекрытия между этажами приходится выносить за внешний предел здания, и на них опирают обе стены, внутреннюю и внешнюю. Вставку, как правило, устанавливают так: оставляют разрыв в слое бетона, арматуру покрывают теплоизоляционным материалом и уже потом заливают ее бетоном. Такое решение является наиболее экономически оправданным, однако стальной каркас все равно может отдавать тепло, а значит, могут образоваться мостики холода. Есть вариант более дорогой, но и более эффективный: сделать разрыв и в бетоне, и в самой арматуре, внедрить в них теплоизоляционные материалы и уже тогда залить все бетоном.

Мостики холода делятся на те, которых можно избежать, и те, с которыми придется смириться.

Окна и двери. Даже самые теплые окна и двери всегда будут более холодными, чем сплошная стена. Следовательно, если в гостиной установлены большие окна с видом в сад, именно эта часть стены будет иметь значительно более низкие показатели сопротивления теплопередаче. Вместе с тем большие окна на южном фасаде благодаря солнцу впускают в дом больше тепла, чем теряют.

Контуры дверей и окон являются уязвимыми для мостиков холода, и нередко именно они могут упускать тепло. Поэтому необходимо обратить особое внимание на способ их монтажа, предусмотреть закладные детали и использовать теплоизоляционные материалы, чтобы в местах примыкания к стене не возрастали потери тепла.

Балконы. Чем сложнее форма здания и чем больше декоративных элементов украшают его фасад, тем труднее выполнить теплоизоляцию правильно. Например, много проблем для теплоизоляции создают балконы. Чтобы балконная плита выдерживала проектные нагрузки, ее необходимо соединить с перекрытием здания прочно и надежно. Чаще всего балконная плита зафиксирована с помощью арматурных прутьев в плите железобетонного перекрытия. Конструктивные требования к прочности конструкции выполняются, но место примыкания плиты к перекрытию становится путем для утечки тепла – возникает мощный мостик холода. Именно в этих местах чаще всего появляется плесень на штукатурке внутри помещения.

Простой современный способ избежать образования мостиков холода в балконной плите – использование специальных теплоизоляционных балконных элементов. Они состоят из анкерной части, то есть арматуры, и термовкладыша, выполненного из пенополистирола толщиной 8 см. Арматура балконного элемента выполняется из высокосортной нержавеющей стали, обладающей низкой теплопроводностью; коэффициент λ у этого материала составляет всего 15 Вт/м · °C, тогда как у обычной стали – 60 Вт/м · °C. Эти элементы можно использовать в одно-, двух- и трехслойных стенах. Их укладывают на этапе армирования перекрытия, соединяя с арматурой как перекрытия, так и балконной плиты, после чего всё одновременно бетонируется. Доступны различные виды балконных элементов, которые можно подобрать для каждого типа балкона – обычных, угловых и лоджий.

Точечные мостики. Часто бывает, что приходится что-то прикрепить к фасаду: ограждение балкона, навес над входом в дом, маркизу над террасой. Такие элементы должны крепиться непосредственно к стене, а не к внешнему слою изоляции. Из-за этого и возникают точечные мостики. Избежать их до сих пор не удавалось, но сейчас на рынке появились анкеры, химическим способом минимизирующие тепловой поток через стену в точке крепления.

Химические анкеры есть двух видов. Применение ампульных анкеров заключается в следующем. В стене высверливают отверстие, которое затем тщательно очищают с помощью нейлоновой щетки и потока воздуха; затем в него вставляют ампулу, содержащую в различных емкостях смолу и отвердитель. Когда в отверстие вбивается крепящий стержень, ампула разрушается, а ее содержимое перемешивается; через час анкер можно нагружать. Применение инъецирующих анкеров связано с использованием монтажного пистолета, в картридже которого в разных секциях находятся смола и отвердитель. Они смешиваются при сжатии картриджа и через сопло поступают в отверстие, в которое затем вставляют крепящий стержень. Применение химических анкеров исключает контакт стены со стальными соединительными элементами и, следовательно, предотвращает появление мостиков холода.

Щели между плитами. Небрежность, допущенная в процессе строительства, может привести к тому, что места, которые казались защищенными от теплопотерь, станут в доме самыми холодными. Плиты пенополистирола или минваты должны соединяться плотно встык, иначе между ними остаются щели. Порой строители стараются исправить положение, заполняя щели клеем, который имеет худшие теплоизоляционные параметры по сравнению с изоляционным материалом. В результате такие щели становятся мостиками холода, что значительно снижает эффективность утепления.

Цоколь. Между слоем теплоизоляции цоколя и стеной дома должна быть оставлена дилатационная щель (компенсационный шов). В нее помещают уплотнительную ленту. Проблема возникает, когда строители о ней забывают: в этом случае образуется мощный линейный мостик холода. Если же щель заполнена, имеет смысл проверить, применена ли на самом деле специальная, предварительно сжатая саморасширяющаяся уплотнительная лента, так как часто бывает, что используемые строителями традиционные пенки, силиконы или массы через определенное время перестают выполнять свою функцию. Под воздействием высокой внешней температуры пластические массы могут вытекать из щелей. Конечно, кроме ленты, можно применять и другие средства, например забутовочный шнур, – при уплотнении с помощью силикона шнур удерживает массу и ограничивает ее чрезмерное расходование.

Растворные швы в кладке тоже являются мостиками холода. Стена из самых термоэффективных блоков теряет свои теплосберегающие свойства, если выполняется на широкие швы или дополняется обыкновенным кирпичом, что ведет к возникновению мостиков холода. Швы промерзают намного быстрее блоков, и по всей их толщине начинают промерзать и сами блоки. Поэтому раствор для кладки должен быть как можно менее теплопроводным, например с использованием перлитового песка, а швы следует выполнять как можно тоньше. Качественно изготовленные блоки, у которых геометрические размеры строго стандартизированы, укладываются на специальный клей. Тогда толщина шва получается 2–3 мм, и влияние мостиков холода сводится к минимуму. При кладке из обычного кирпича это недостижимо.

Планировка дома

При строительстве теплого дома надо учитывать особенности климата той местности, где строится здание, и в соответствии с этим выбирать форму дома и его планировку, строительные материалы, приемлемые конструкции и необходимую теплозащиту.

Рассматривая влияние климата на тепловую защиту дома, прежде всего следует подумать о ветре, который в холодное время года приносит много неприятностей. При приближении потока ветра к зданию он начинает оказывать давление на обращенную к нему часть фасада. В результате с этой стороны здания образуется зона повышенного давления, или ветровой подпор, при котором холодный воздух более интенсивно начинает проникать через стены, окна, стыки, щели внутрь жилых помещений, сильно их охлаждая. Это явление называется инфильтрацией. Обогнув здание, ветровой поток продолжает движение, образуя с противоположной стороны наветренного фасада зону пониженного давления, или ветровой отсос. В результате этого возникает значительный перепад давлений с двух противоположных сторон дома, что способствует проникновению холодного воздуха в помещение, более интенсивному движению воздуха внутри дома от наветренной стороны к подветренной, сильные сквозняки, выдувающие тепло из комнат, понижение температуры внутреннего воздуха и резкое увеличение теплопотерь зимой. Особенно хорошо заметны эти явления, если дом находится на территории, свободной от застройки. Поэтому при проектировании здания и планировке территории, особенно в районах с сильными ветрами, зная направление господствующих ветров, необходимо защитить дом от их неблагоприятного воздействия живой изгородью или деревьями, спланировать помещения так, чтобы в одной комнате окна не выходили на наветренную и подветренную стороны, использовать для наружных стен материалы с малой воздухопроницаемостью и особенно тщательно уплотнить окна и их сопряжения со стенами.

Архитектура, конструкции и условия эксплуатации здания тесно взаимосвязаны. Только при учете всех сторон проблемы можно построить экономичный теплый дом, отвечающий запросам конкретной семьи. Показателем экономичности планировки является отношение объема наружных ограждений к общей площади помещений. Чем меньше этот показатель, тем меньше будут затраты как на приобретение строительных материалов, так в дальнейшем и на отопление. Уменьшение его зависит от двух факторов: от планировки дома и его площади.

Проектируя внешний облик жилища, не рекомендуется делать дом сложной конфигурации. Сложная форма дома приводит к увеличению периметра и площади наружных стен, через которые тепло из дома теряется наружу. Для возведения таких стен потребуется больше строительных материалов. Кроме того, такие дома, как правило, имеют большое количество углов, а на внутренней поверхности наружных стен в углах температура всегда бывает ниже, чем на глади стены. Это вызвано тем, что углы по сравнению с гладью стены имеют худшие теплозащитные характеристики.

Известно, что при одинаковом объеме наименьшую площадь поверхности имеет шар. Однако строить дома в форме шара, стремясь значительно снизить теплопотери, оригинально, но нерационально, потому что рассчитать и конструктивно выполнить здание шаровидной формы очень трудно. Зато в доме с простым планом, близким к квадрату, без выступов и заглублений показатель экономичности оптимален.

Дома, имеющие в плане форму прямоугольника, не рекомендуется делать большой протяженности. Площади наружных стен, через которые теряется тепло, увеличатся, а по сторонам вытянутого дома ветер создаст большой перепад давления, приводящий к усиленной инфильтрации холодного воздуха, через стены и окна. Это потребует более интенсивного отопления комнат для поддержания в них теплового комфорта.

Обычно индивидуальные дома проектируют вместе с террасой, которая используется в теплое время года. С теплотехнической точки зрения целесообразно располагать ее вдоль более протяженной стороны дома. Такое расположение веранды позволит защитить стену дома от ветра и уменьшить теплопотери.

Всем известно, что при входе и выходе из дома через открытые двери теряется большое количество тепла. Сократить теплопотери можно устройством дверей с тамбуром. И хотя тамбур часто является выступающей частью здания и форма дома в плане, на первый взгляд, усложнится, такое объемно-планировочное решение позволит уменьшить поступление холодного воздуха с улицы и обеспечит тепловой комфорт в доме.

Выбор планировки дома зависит от образа жизни и состава семьи. Одни хотят отапливать зимой только часть дома; другие, например семьи, в которых представители трех поколений желают жить вместе, все же хотят иметь в доме изолированную часть для молодой семьи. Все это, наряду с соображениями экономии, должно быть учтено в проекте.

Планировка, удобная для экономичной эксплуатации зимой, показана на рис. 2.1. Габариты дома в плане – 8,0 × 7,4 м, общая площадь – 97 м². К теплому объему дома пристроена двухэтажная веранда. Она используется летом, но полезна и в холодное время, так как защищает от ветра вход в дом и часть наружной стены. Благодаря остеклению с трех сторон воздух в ней прогревается солнцем, что особенно важно ранней весной.

Рис. 2.1. Планировка дома с зимним отоплением только первого этажа (вариант 1)

Если в доме постоянно проживает небольшая семья пенсионеров, а дети с ними живут только летом, достаточно отапливать только первый этаж. В планировке учтена эта возможность: воздушные объемы этажей отделены друг от друга, чтобы тепло из нижнего этажа не уходило наверх. Такое разделение возможно только при изолированном размещении лестницы. В данном случае вход на нее расположен в тамбуре и закрывается дверью. Зимой можно жить только на первом этаже, где есть все необходимые помещения: гостиная, небольшая спальня, кухня, прихожая и санитарный узел, а летом – использовать и три верхние комнаты.

Для сохранения тепла в доме важно правильно выбрать размеры окон и их ориентацию, чтобы комнаты первого этажа нагревались солнцем. Для этого нужно учитывать ориентацию улицы относительно сторон света, размещение входа (с улицы или с участка), вид из окон, наличие соседствующих строений. Согласно нормативам отношение суммарной площади окон в комнате к площади пола должно быть не менее 1:8 и не более 1:5,5. Чтобы комната была хорошо освещена, нужно также правильно задавать ширину простенков. Расстояние от угла должно быть не более 1,5 м, если в комнате нет окна на противоположной или смежной стене. На практике именно это правило часто не соблюдается. Для грамотного решения нужно учитывать весь комплекс факторов: освещенность помещений, теплопотери, удобство расстановки мебели, пространственную композицию интерьера и, главное, композицию фасада.

Планировка дома на рис. 2.2 тоже приспособлена для отопления зимой только первого этажа. Но здесь воздушные объемы нижнего и верхнего этажей разделены еще более четко. Это достигнуто вынесением лестницы в эркер. Вход на нее зимой закрывается дверью. Расположенная на первом этаже гостиная используется зимой как жилая комната. Печь обогревает ее и кухню. Прихожая превращается в традиционные сени – прохладное помещение между теплой жилой комнатой и входным тамбуром. Тепловой режим при такой планировке соответствует условиям, характерным для русской избы, и проверен веками. Если отопление газовое, то можно отапливать и прихожую.

Рис. 2.2. Планировка дома с зимним отоплением только первого этажа (вариант 2)

Другой выгодной особенностью этого дома является минимальный объем наружных стен верхнего (мансардного) этажа. Здесь размещены четыре комнаты общей площадью 52,4 м² (три спальни площадью 19, 15,7 и 8,4 м² и детская площадью 9,2 м²). Окна устроены по всем сторонам дома, а не только в его торцах, как это обычно принято. Отсутствие торцевых фронтонов уменьшает расход стеновых материалов.

В том случае, когда в доме проживает большая семья, помещений потребуется больше. Но в любом случае выгоднее развивать объем дома по вертикали, а не распластывать по участку – экономится площадь участка, сокращаются протяженность фундамента, площадь крыши и теплопотери через нее, а следовательно, и расходы на отопление.

Добиться высоких показателей теплового сопротивления наружных стен можно двумя способами. Хотя обычная однослойная стена, как правило, не дает необходимой степени теплоизоляции, существуют стеновые материалы, которые в состоянии обеспечить нормируемое сопротивление теплопередаче в составе однослойной конструкции. Это крупноформатные пустотелые блоки из поризованной керамики толщиной не менее 44 см или блоки из ячеистого бетона толщиной не менее 30 см (при условии соответствующей плотности). Основные преимущества такого решения – скорость и удобство кладки, малое количество раствора и небольшие трудозатраты. При этом бытует мнение, активно поддерживаемое рекламой, что стены из таких материалов в дополнительной теплоизоляции не нуждаются. Практический же опыт строительства свидетельствует о том, что не все так просто. В домах со стенами, лишенными теплоизоляции, зимой холодно, а воздух сырой и влажный. Расходы на отопление такого жилища в условиях суровой зимы заметно отражаются на бюджете.

Однослойные же стены из обычного керамического или силикатного кирпича нормативным параметрам по теплосбережению не отвечают вовсе. Из таких материалов сейчас выполняют многослойные конструкции, в состав которых входит утеплитель (обычно это плиты из минеральной ваты или пенополистирола). В многослойных конструкциях наружных стен и перекрытий толщина несущего слоя определяется исключительно физическими нагрузками, а необходимое сопротивление передаче тепла обеспечивают эффективные теплоизоляционные материалы среднего слоя ограждающих конструкций. В деревянных каркасных стенах нормируемое сопротивление теплопередаче обеспечивает теплоизоляционный материал, входящий в их конструкцию изначально.

Прежде чем выбирать материал для утепления стен и рассчитывать, какое количество его потребуется, нужно определиться с конструкцией системы утепления. Таких конструкций всего три, и они существенно отличаются друг от друга. Можно уложить утеплитель на внутренней поверхности стены; спрятать его внутрь ограждающей конструкции; устроить утепление стены снаружи. Каждый из этих способов имеет присущие ему особенности.

Внутренняя теплоизоляция стен

Конечно, утеплить дом изнутри проще, чем снаружи. Такие работы можно проводить постепенно, по отдельным помещениям, особо не волнуясь из-за неожиданных осадков или морозов. Еще один плюс – помещение с внутренней теплоизоляцией можно быстрее прогреть. И все же это не лучший вариант утепления. Очевидно, что при расположении утеплителя изнутри уменьшается полезная площадь помещений. Но это не основная беда. Главное, что при внутреннем утеплении наружная стена оказывается в зоне низких температур, отчасти захватывающей и сам утеплитель. Это резко снижает тепловую инерцию ограждающей конструкции, поскольку стены утрачивают свои теплоаккумулирующие свойства. Как минимум, это значительно ухудшит климат в помещении. Если же в конструкции имеются скрытые трубопроводы отопления и водоснабжения, которые нынче становятся все популярнее, они оказываются в стене близко к зоне промерзания. При малейших перебоях в отоплении трубы лопаются, тогда их приходится срочно заменять. Такое случается, как правило, в сильные холода, когда делать ремонт особенно тяжело.

Кроме того, нарушается естественная диффузия водяных паров через ограждение, и в зимнее время пар, образующийся в помещении, неизбежно конденсируется за слоем утепления на внутренней поверхности массивной стены. Сконденсировавшаяся и накопившаяся за зимний период влага не может быть выведена наружу даже летом, что приводит к прогрессирующему отсыреванию стен и развитию микроорганизмов, то есть к ухудшению санитарно-гигиенических показателей помещения. Если в таком помещении на стенах образовалась плесень, избавиться от нее можно единственным способом: снять утеплительный слой, просушить стены и провести новые мероприятия по их утеплению. А еще при внутреннем утеплении потолков возможно стекание конденсирующегося пара обратно в помещение.

Распределение температур при различных способах теплоизоляции стен иллюстрирует рис. 2.3 (для полноты картины приведена и неутепленная стена). Наиболее важна зона на границе стены и утеплителя. В случае утепления изнутри (рис. 2.3, б) температура в ней (t = –5 °C) немного выше наружной температуры и значительно ниже точки росы. На стыке утеплителя и холодной стены происходит конденсация влаги. К чему это приводит, описано выше. При утеплении стены с холодной стороны (рис. 2.3, в) точка росы вынесена в слой утеплителя, а кирпичная стена аккумулирует тепло и сглаживает колебания температуры в помещении. В обоих случаях суммарное сопротивление теплопередаче у стен одинаковое, материалы и стоимость работ одни и те же. Но благодаря грамотному взаимному расположению слоев стена в последнем случае более сухая и теплая.

Рис. 2.3. Распределение температуры в толще стены (для упрощения отделочные слои не показаны):

а – неутепленная стена; б – утепление изнутри; в – утепление снаружи; 1 – наружная сторона; 2 – сторона помещения; 3 – утеплитель

Еще один недостаток утепления изнутри связан с тем, что перегородки и перекрытия, жестко связанные с несущей стеной и обычно не имеющие отсекающих теплоизолирующих вкладышей, образуют по каркасу здания многочисленные тепловые мостики. Поэтому, чтобы теплопотери с единицы площади при утеплении изнутри были равны теплопотерям при утеплении снаружи, толщина слоя теплоизоляции должна быть не менее 50 мм. Очевидно, что при этом теряется значительная часть полезной площади.

Из вышеизложенного следует, что располагать теплоизоляционный материал на внутренней поверхности стены существующих зданий следует только тогда, когда это единственно возможный вариант утепления. Например, если приходится утеплять сложные с архитектурной точки зрения фасады или памятники архитектуры. Однако следует учитывать, что при внутреннем утеплении ограждающие конструкции полностью попадают в зону температурных деформаций, не свойственных им в обычных условиях и не предусмотренных при проектировании и строительстве здания. Увеличение температурных нагрузок может привести к появлению температурных трещин и даже к разрушению конструкций. Следовательно, утепление изнутри можно выполнять только после изучения последствий воздействия на конструкции дополнительных температурных нагрузок. При этом для снижения вероятности выпадения конденсата и развития плесени внутреннее утепление рекомендуется выполнять паронепроницаемыми утеплителями, не допускающими проникновение водяного пара в зону возможной конденсации.

В качестве примера на рис. 2.4 приведены варианты внутренней теплоизоляции с применением пенополистирола или минераловатных плит. При этом использование минераловатных плит, в отличие от пенополистирола, который сам по себе паронепроницаем, требует дополнительной пароизоляции. Обычно последний метод используется вместе со стандартными металлическими конструкциями для монтажа гипсокартона, между стойками которых укладывают плиты или маты утеплителя. Для создания герметичности сверху фиксируют пароизоляционный слой из специальной мембраны или обычной пленки с минимальным диаметром отверстий 200 мкм. Между пароизоляцией и внутренней отделкой следует устроить воздушный зазор толщиной 1–2 см во избежание увлажнения материала отделки в случае образования конденсата.

Рис. 2.4. Внутренняя теплоизоляция:

а – пенополистиролом; б – минераловатными плитами; 1 – гипсокартонная плита; 2 – клеевой раствор; 3 – пенополистирол; 4 – кладка; 5 – минераловатная плита; 6 – паронепроницаемая пленка; 7 – воздушный зазор

Лучше всего для теплоизоляции изнутри использовать блоки из пеностекла, имеющие коэффициент паропроницаемости значительно ниже, чем у минеральной ваты и даже пенополистирола. Со стороны помещения следует установить несколько слоев пароизоляционной пленки или выполнить полимерную штукатурку, плитку или окраску паронепроницаемыми красками.

Наружная теплоизоляция стен