В решении проблем энергосбережения, а также для повышения комфортности помещений немаловажную роль играет утепление ограждающих конструкций зданий: наружных стен, перекрытий, покрытия и т.д.
Применительно к существующим зданиям, проще снизить их энергопотребление за счёт утепления покрытия (кровли) при ремонте. Новые нормы значительно повысили требования к величине термического сопротивления покрытий и перекрытий, в соответствии с которыми новое строительство, модернизация и капитальный ремонт зданий не могут осуществляться без применения эффективных теплоизоляционных материалов.
Применение тепловой изоляции при устройстве мастичных и рулонных кровель для плоских покрытий снаружи здания в какой-то мере позволяет снизить затраты на отопление помещений за счёт снижения теплового потока вследствие увеличения термического сопротивления одного из ограждающих конструкций — покрытия. Кроме того, тепловая изоляция для плоских железобетонных покрытий:
• защищает покрытие от воздействий переменных температур наружного воздуха;
• выравнивает температурные колебания основного массива покрытия, благодаря чему исключается появление трещин, вследствие неравномерных температурных колебаний;
• сдвигает точку росы во внешний теплоизоляционный слой, что исключает отсыревание бетонного или железобетонного массива покрытия;
• формируется более благоприятный микроклимат помещения за счёт повышения температуры внутренней поверхности покрытия (потолка) и уменьшения перепада температур внутреннего воздуха и поверхности потолка, в том числе и чердачных помещений.
Применение утепления для скатных крыш позволяет превратить чердачное помещение в жилое, что увеличивает полезную площадь жилья. А утепление кровли из металлического профилированного листа предотвращает появление конденсата на его поверхности в холодное время года, что очень важно, например, для складских помещений.
Следует отметить, что физико-технические свойства используемых теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надёжность конструкций.
При выборе теплоизоляционных материалов следует учитывать, что на долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, входящих в конструкцию ограждения, оказывают существенное влияние многие эксплуатационные факторы. Это, в первую очередь, знакопеременный (зима-лето) температурно-влажностный режим «работы» конструкции и возможность капиллярного и диффузионного увлажнения теплоизоляционного материала, а также воздействие ветровых, снеговых нагрузок, механические нагрузки от хождения людей, перемещения транспорта и механизмов по поверхности кровли производственных зданий.
Поскольку теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве, «работают» в достаточно жёстких условиях, к ним предъявляются повышенные требования.
Прежде всего, обратите внимание на коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К), материала. Он должен быть таков, чтобы материал в условиях эксплуатации мог обеспечить требуемое сопротивление теплопередачи в конструкции, при минимально возможной толщине теплоизоляционного слоя. Следовательно, предпочтение надо отдавать высокоэффективным материалам.
Кроме того, теплоизоляционные материалы должны обладать морозостойкостью (не менее 20—25 циклов), чтобы сохранять свои свойства без существенного снижения прочностных и теплоизоляционных характеристик до капитального ремонта здания, а так же быть водостойкими, биостойкими, не выделять в процессе эксплуатации токсичных и неприятно пахнущих веществ.
Плотность материала, применяемого для утепления, должна быть не более 250 кг/м3 , иначе существенно возрастают нагрузки на конструкции, что нужно учитывать при выборе материалов для ремонта ветхих строений.
Характеристики теплоизоляционных материалов
Теплоизоляционные материалы обладают рядом теплотехнических свойств, знание которых необходимо для правильного выбора материала конструкции и проведения теплотехнических расчётов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей. Какие же это показатели?
Плотность теплоизоляционных материалов
- Средняя плотность — величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объёму. Средняя плотность измеряется в кг/м3.
Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов, так как значительный объём занимают поры. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м3, в зависимости от их назначения.
Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий.
Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость, прочность. Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно распределёнными мелкими замкнутыми порами.
Теплопроводность теплоизоляционных материалов
- Теплопроводность — передача тепла внутри материала вследствие взаимодействия его структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т.д.) и при соприкосновении твёрдых тел.
Количество теплоты, которое передаётся за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности). Теплопроводность измеряют в Вт/(м*К). Методики и условия испытаний теплопроводности материалов в различных странах могут значительно отличаться, поэтому при сравнении теплопроводности различных материалов необходимо указывать, при каких условиях, в частности температуре, проводились измерения.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ (для пустого здания без внутренних перегородок)
На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твёрдых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающих поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют его температура и влажность.
Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, однако, гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность.
Влажность теплоизоляционных материалов
- Влажность — содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность.
Очень важной характеристикой теплоизоляционного материала, от которой зависит теплопроводность, является и сорбционная влажность, представляющая собой равновесную гигроскопическую влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха.
Водопоглощение теплоизоляционных материалов
- Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесённым к массе сухого материала.
Следует обратить внимание, что водопоглощение теплоизоляционных материалов отечественного производства и инофирм определяется по разным методикам.
При выборе материала для конструкции рекомендуется обращать внимание на показатели, приведенные в ТУ, ГОСТ или рекламных проспектах (для материалов инофирм), и сравнивать их с требуемыми по условиям эксплуатации А и Б (приложения 3 СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»). Как правило, теплопроводность теплоизоляционных материалов в условиях А и Б процентов на 15—25 выше, чем указано в стандартах для сухих материалов при температуре 25оС.
Значительно снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путём введения кремнийорганических добавок.
Продукция иностранных производителей, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная, за небольшим исключением, является не гидрофобизированной.
Морозостойкость теплоизоляционных материалов
- Морозостойкость — способность материала в насыщенном состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.
Механические свойства теплоизоляционных материалов
- К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, сопротивление трещинообразованию).
Прочность — способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры, прочности его твёрдой составляющей (остова) и пористости. Жёсткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами.
В соответствии со СНиП II-26-99 «Кровли» (проект, действующий СНиП II-26-76) прочность на сжатие для теплоизоляционных материалов, применяемых в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, является нормируемым показателем.
Прочность теплоизоляционных материалов, которые могут применяться для утепления скатных крыш, не нормируется, поскольку теплоизоляция укладывается в обрешётку и не несёт нагрузки от кровли.
Химическая стойкость теплоизоляционных материалов
- На долговечность конструкции покрытия влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий) и его биологическая стойкость.
Горючесть теплоизоляционных материалов
- Теплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учетом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала в зависимости от типа кровельного покрытия определяется с учётом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и др.
Утепление скатных крыш и перекрытий
Для утепления скатных крыш и перекрытий могут применяться материалы с плотностью 35—125 кг/м3. Номенклатура отечественных изделий ограничивается плитами мягкими марок 50 и 75, полужёсткими 125 (ГОСТ 9573-96, ТУ 5762-010-04001485-96), матами минераловатными прошивными марки 100 (ГОСТ 21880-94). Изделия негорючие. Однако рекомендуется применять гидрофобизированные изделия из минеральной ваты из горных пород или, в крайнем случае, из горных пород с добавлением доменных шлаков.
Долговечность конструкций с применением негидрофобизированных изделий из шлаковой ваты зависит от конструктивных решений, условий и качества выполнения работ, условий эксплуатации, и не может быть гарантирована.
Необходимо также остановиться и на таком материале, как экструдированный пенополистирол. Это материал с практически нулевым водопоглощением, он прекрасно подходит для теплоизоляции скатных крыш. Обратите внимание, что, несмотря на высокую цену самих изделий из экструдированного пенополистирола, конструкция кровли с их применением в целом получается ненамного дороже, чем, если бы использовались традиционные теплоизоляционные материалы. Так как в этом случае отпадает необходимость в устройстве дорогостоящей теплоизоляции и упрощается система вентиляции кровли.
Однако при применении экструдированного пенополистирола в конструкциях скатных крыш необходимо учитывать тот факт, что несущие конструкции скатных кровель в большинстве своём деревянные. Это, в сочетании с горючестью пенополистирола, предъявляет повышенные требования к противопожарным мероприятиям, включающим антипиреновую пропитку деревянных конструкций, устройство огнезащитных слоёв и т.д.
