строительная физика точка росы утепление Isolon Наступили те
реклама
строительная физика точка росы утепление Isolon Наступили те времена, когда энергосберегающая функция жилья выходит на первое место. Для того, чтобы уменьшить расходы на отопление и продолжать жить в тепле, при постройке современных зданий используются новые строительные материалы с большим термическим сопротивлением. Но, наряду с новостройками, существуют давно обжитые районы, требующие утепления согласно последним строительным нормам. Большинство зданий характеризуются низким уровнем теплозащиты. С 1994 года в Украине начали действовать нормы, которые регламентируют использование в жилых и общественных новостроях (а также при реконструкции старых зданий) стен, покрытий и проемов, теплозащитные характеристики которых приближены к европейским требованиям и стандартам. Стены. Раньше стена толщиной в два кирпича (510 мм) считалась удовлетворительным барьером на пути проникновения холода в помещение на территории Украины. В соответствии с действующими нормами теплозащиты, толщина кирпичной стены должна быть равна 1500 мм. Конечно же дома с такими стенами никто строить не будет. Поэтому ныне возводят дома с утепленными стенами. Сегодня наиболее часто используемыми утеплителями конструкций стен являются массивные минераловатные утеплители. Толщина эффективного утеплителя, из минеральной ваты, как правило равна 80-100 мм. Современные минераловатные утеплители обладают такими важными свойствами, как негорючесть, малая теплопроводность и невысокая стоимость. Однако чтобы полностью использовать достоинства любого материала, надо знать его слабые места, уметь нейтрализовать их, а иногда и задуматься об альтернативном решении традиционных вопросов. Основная особенность утеплителей, состоящих из скрепленных минеральных волокон, – высокая воздушная проницаемость. Система сквозных межволоконных пор в материале проницаема для воздуха, газообразной и жидкой влаги, независимо от плотности минераловатной плиты. Некоторые производители считают большую воздухопроницаемость минваты ее достоинством: волокнистые теплоизоляционные материалы не препятствуют движению пара наружу сквозь внешние стены. Однако ни один СНиП не разрешает использовать утеплитель и ограждающую конструкцию для осушения воздуха в помещении, для этого существуют системы вентиляции. При контакте с холодными внешними участками утеплителя влажный внутренний воздух конденсируется, увлажняя утеплитель. Ограничить конденсацию влаги в утеплителе возможно только конструктивными решениями, снижающими диффузионные и конвективные потоки поступающей влаги. Минераловатные утеплители в фасадных и кровельных конструкциях подвержены сильным эксплуатационным воздействиям. Внутри волокнистой структуры постоянно идут знакопеременные процессы: увлажнение-высушивание, замораживание-оттаивание, механическая вибрация. Пульсация воздушного давления в вентилируемом зазоре (частота 0,2-1 Гц) вследствие изменения ветрового воздействия на фасад здания вызывает вибрацию (колебания) всего массива волокон утеплителя. Фильтрация – движение воздуха в продольном и поперечном направлениях внутри минераловатного слоя – также связана с избыточным давлением – разряжением воздуха в вентилируемом зазоре. Долговечность – неизменность теплоизолирующих свойств минваты – зависит, в первую очередь, от интенсивности воздействующих факторов. В условиях украинского климата наиболее разрушительными являются процессы замораживания-оттаивания влажной минваты. Скорость разрушения утеплителя определяется объемом поступающей и замерзающей влаги. Увлажнение минплиты происходит с различных сторон, при этом гидрофобизация (один из способов защиты строительных конструкций от агрессивного воздействия окружающей среды и, в первую очередь, влаги) волокон утеплителя не уменьшает объемов конденсирующейся влаги. Защищать утеплитель нужно независимо от того, с какой стороны стены он прикреплен. В настоящее время применяются 3 системы утепления конструкций наружных стен: система внутреннего утепления стен, когда теплоизоляционный материал (утеплитель) расположен с внутренней стороны ограждающей конструкции (в данном случае наружной стены); система с «колодцевой» кладкой (две продольные кирпичные стенки соединяются между собой вертикальными диафрагмами (перегородками). Колодцы между стенками заполняют легким бетоном, шлаком или другим утепляющим материалом, например минватой) или в 3-слойных ж/б панелях, когда утеплитель расположен внутри ограждающей конструкции; наружное утепление: стены со штукатурным покрытием («мокрый» фасад) и навесной вентилируемый фасад, когда утеплитель расположен снаружи несущей части ограждающей конструкции. Увлажнение с внутренней стороны. В холодное время года утеплителю угрожает увлажнение с теплой стороны. Если несущие ограждения имеют повышенную паропроницаемость (ячеистобетонная стена, кирпичная стена с плохим заполнением швов, ограждающая конструкция с межпанельными щелями, некачественно выполненная пароизоляция, особенно в мансардах), парообразная влага из жилого помещения конденсируется в холодных областях утеплителя. Высотные здания отличаются высоким парциальным давлением пара на последних этажах (упругость водяного пара в атмосфере — парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе; выражается в мБар или мм рт. ст. Упругость водяного пара зависит от его количества в единице объёма и является одной из характеристик влажности воздуха) . В этом случае пароизолирующей способности ограждений, выполненных даже из литого бетона, может быть недостаточно, понадобится дополнительная пароизоляция. Увлажнение с внешней стороны. Фасадная облицовка вентилируемого фасада, состоящая из отдельных элементов, имеет зазоры, через которые дождь и сильный ветер проникают внутрь системы и увлажняют утеплитель. От проникновения влаги полностью не защищает даже сплошная облицовка, поскольку всегда существует вероятность дефектов монтажа, механических повреждений, число которых возрастает с увеличением площади облицовки, количества оконных обрамлений и различных врезок. В утепленных наклонных кровлях через вентилируемый конек возможен занос снега и дождя. Конденсат с подкровельной гидроизоляции может сливаться на открытый утеплитель. Последние отечественные исследования показали, что перечисленные факторы могут вызывать изменение линейных размеров, коэффициента теплопроводности, разрыхление, снижение прочности и потерю минеральных волокон. Полученные результаты свидетельствуют: в условиях длительной эксплуатации теплопроводность минераловатных плит плотностью 74 кг/куб. м может увеличиться в 2,8 раза, а плит плотностью 156 кг/ куб. м – в 1,9 раза. Воздействие обдувающего потока воздуха скоростью 0–0,7 м/с увеличивает теплопроводность на 60 %. Эмиссия – потеря массы волокна – минераловатных плит плотностью 74 кг/куб. м за 25 условных лет достигает 18,78 % исходной массы и 3,32 % для плит плотностью 156 кг/ куб. м. Совершенно очевидно, что для утепления старого жилого фонда подходят внутреннее или наружное утепление, а в условиях, когда надо сохранить неизменным фасад здания, например, старые районы городов, где многие здания являются памятниками архитектуры, может использоваться только внутреннее утепление зданий. На практике применяют оба способа, но лучше утеплять стены снаружи. Стена, утепленная изнутри, при несоблюдении определенных условий, имеет некоторые недостатки. Вопервых, несущая конструкция стены не защищена от мороза и колебаний уличной температуры. Дом с такими стенами менее долговечный. Во-вторых, внутреннюю изоляцию невозможно выполнить везде. Например, в местах соединения стены и железобетонного перекрытия уложить теплоизоляционный материал практически невозможно. Здесь образуется мостик холода (конструктивные участки здания, на которых из-за нарушения непрерывности теплоизоляционной оболочки происходит повышенная теплоотдача), на границе которых может образовываться влага. В-третьих, влага может образовываться не только на мостиках холода, но и в любом месте внутри стены. Для предотвращения этого, устраивают пароизоляционный слой, который сбережет утеплитель от влаги. Но случайное механическое повреждение пароизоляции, например разнообразными крепежами, приведет к неприятным последствиям, описанным выше. Наружная изоляция тоже имеет свои недостатки. Главный — она дороже внутренней. Кроме того, разрушение наружного отделочного слоя ведет к намоканию теплоизоляции. Поэтому этот слой изготавливают из крепких и долговечных материалов. Иногда отделочный слой выполняют на некотором расстоянии от слоя теплоизоляции — так, чтоб между ними было вентилируемое пространство. Здесь намокание утеплителя не приведет к неприятным последствиям, так как влага в нем же и высохнет. Однако, просто неизбежна эмиссия волокон утеплителя, если это минероловатная плита, а значит о долговечности и эффективности стоит задуматься. Такая конструкция имеет меньше эксплуатационных недостатков, и только высокая стоимость препятствует ее широкому применению. При утеплении наружных стен изнутри необходимо выполнить следующие обязательные условия: в многослойных ограждающих конструкциях паропроницаемость слоев должна увеличиваться по вектору движения водяных паров, только в этом случае влага, проходя через стену, будет беспрепятственно выходить из нее; если мы используем пароизоляцию, то температура на ее поверхности должна быть выше точки росы. Именно при соблюдении этих двух условий возможно получить теплое и комфортное жилище. А теперь немного остановимся на том, откуда в помещении берется влага? «Точка росы» - это словосочетание распространено в промышленности и строительстве. Многие, кто сталкивается с ремонтом, строительством дома и утеплением балкона, лоджии или стен, сталкивались с таким выражением. «Точка росы»-это место образования конденсата (влаги). Точкой росы (при определенном давлении) - называется температура до которой нужно охладить воздух, чтобы содержащийся в воздухе водяной пар, достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. Как правило, влага берется изнутри помещения. Влага выделяется во время приготовления пищи и мытья посуды - около 2,5 кг в сутки, при мытье полов - 0,15 кг/кв. м, выделяется комнатными растениями - каждым 7-15 г в час. Сам человек во время сна выделяет 45 г влаги в 1 ч, а при физической работе испарение увеличивается до 250 г/ч. Простейшие расчеты показывают, что в трёхкомнатной квартире поступление влаги в воздух может составить до 10-12 кг в сутки, а пиковые поступления (вечерние и утренние часы) - до 1,5-2 кг в час. Влага содержится в воздухе в виде водяных паров, которые обуславливают его влажность. Чем больше влаги содержится в 1 куб. м воздуха, тем больше его влажность. Однако воздух может насыщаться влагой не беспредельно, а до определенной степени (см. табл. 1). Таблица 1. Максимальное содержание водяных паров в 1 куб. м воздуха Температура воздуха, °С Максимальное количество влаги, г/куб. м -10 0 10 12 16 20 30 2,14 4,84 9,4 10,7 13,6 17,3 30,3 Как видим, при понижении значения температуры воздух способен удерживать все меньше и меньше влаги, поэтому влага, которую он не сможет удержать, будет выпадать в виде конденсата. Если нет внутренней пароизоляции, то конденсация влаги происходит внутри стены, стена увлажняется (см. рисунок 1), ее термическое сопротивление падает, вызывая еще большее увлажнение стены, тем самым создаются условия для размножения различных грибков и бактерий. Поэтому первейшим условием защиты помещений от сырости, является надежная паро- и теплоизоляция наружных стен, внутренняя поверхность которых должна иметь температуру выше точки росы. Рис.1 Влияние пароизоляции на внутренней поверхности стены на ее влажностной режим a ) - увлажнение стены конденсатом при диффузии водяных паров, б) - защита стены от увлажнения конденсатом при устройстве пароизоляции на внутренней поверхности. Отдельно хотелось бы остановиться на точке росы, этот вопрос волнует довольно многих. Как было сказано ранее, точка росы зависит, в основном, от двух факторов – влажности воздуха (относительная влажность) и температуры. В табл. 2 приведена зависимость появления точки росы от температуры и относительной влажности воздуха. Таблица 2. Определение точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха. Температура воздуха, °С 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 30% - 1,4 - 0,6 0,2 1,0 1,9 2,8 3,6 4,5 5,4 6,2 7,1 Относительная влажность воздуха ( φ ) 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 0,5 2,41 4,08 5,60 6,97 8,24 9,43 10,54 1,4 3,31 4,99 6,52 7,90 9,18 10,37 11,50 2,3 4,20 5,90 7,44 8,83 10,12 11,32 12,46 3,2 5,09 6,81 8,36 9,76 11,06 12,27 13,42 4,1 6,00 7,72 9,28 10,69 12,00 13,22 14,38 5,0 6,90 8,62 10,20 11,62 12,94 14,17 15,33 5,9 7,69 9,52 11,12 12,55 13,88 15,12 16,28 6,7 8,68 10,43 12,03 13,48 14,82 16,07 17,23 7,6 9,57 11,34 12,94 14,41 15,76 17,02 18,19 8,5 10,46 12,75 13,86 15,34 16,70 17,97 19,15 9,4 11,35 13,15 14,78 16,27 17,64 18,95 20,11 80% 12,56 13,53 14,50 15,47 16,44 17,41 18,38 19,38 20,35 21,32 22,29 90% 14,36 15,36 16,34 17,32 18,32 19,30 20,30 21,28 22,26 23,24 24,22 Примечание: Данные взяты из справочного пособия «Расчёт и проектирование ограждающих конструкций зданий» НИИСФ. — М.:Стройиздат, 1990. По этой таблице, зная влажность и температуру, теперь легко определить, будет ли в конструкции появляться точка росы или нет. Например, при относительной влажности φ = 55 % и температуре воздуха 20°С температура точки росы составляет 10,69°С. При относительной влажности φ = 30 % и температуре воздуха 20°С -температура точки росы 1,9°С. А теперь перейдем к практическому применению материалов для паро- и теплоизоляции в условиях повышенной влажности. Какой материал применить, ведь он должен быть универсален, играть роль утеплителя и пароизолятора. Существует два класса теплоизоляционных материалов: 1) массивная изоляция (все виды минеральной ваты, пенопластов, дерево, камень, солома и т. д.). 2) отражающая теплоизоляция (основа — алюминиевая фольга), например Isolon. Тепло (энергия) передается только от «горячего» тела к «холодному» и никогда наоборот! Эффективность теплоизоляционных материалов зависит от многих факторов. Если принять все виды теплозатрат — инфракрасное излучение (тепловое), теплопередачу и конвекционные затраты, - за 100%, то в процентном соотношении они распределятся всегда неравномерно, в зависимости от теплоизлучающей поверхности (пол, потолок, стены, и т. д.), времени года, времени суток, жилищных условий и т. д.: - зимой: 63% - инфракрасное излучение, 30% - конвекция, 7% теплопередача; - летом: 93% - инфракрасное излучение, 7% конвекция. Сегодня все строители оперируют единым термином, который характеризует уровень «теплоты» конструкции, - коэффициент сопротивления теплопередачи (измеряется в м²·°С/Вт). Массивная изоляция сопротивляется передаче тепла! Запомним это! Из доступных материалов эффективной защитой от затрат инфракрасного излучения на сегодняшний день признано только очищенную полированную алюминиевую фольгу толщиной 14 мкм. Такая фольга способна отражать 97% теплового потока, который попадает на нее! Не сопротивляется теплу, а отражает его! Именно благодаря этому свойству теплоизоляционный материал Isolon фольгированный и есть исключительно эффективным. Это зимой. А летом? Массивная изоляция летом вообще не эффективна (сопротивление передачи тепла), тогда как Isolon фольгированный отражает 97% тепла обратно в пространство. В этой статье мы и рассмотриваем вариант внутреннего утепления наружных конструкций на примере отражающей теплоизоляции Isolon, Ижевского завода пластмасс. Isolon - сертифицированный по международному стандарту ISO 9001:2000-12 универсальный изоляционный материал. Его универсальность подтверждается как успешным применением в различных сферах промышленности и производства, так и изобилием качественных и технических характеристик. Тепло- гидро- звуко- паро- изоляция нового тысячелетия - так торговая марка "Isolon" утвердила свою репутацию на рынках стран СНГ и Европы. Isolon 500 и Isolon 300 - это эластичный пенополиэтилен с равномерной закрытой структурой ячеек, представленный в широком диапазоне плотностей и толщин. Уникальность технологии производства данного материала заключается прежде всего в том, что при производстве Isolon 500 и Isolon 300 достигается глубокая переработка полимерного сырья, что само по себе является критерием высокой технологичности процесса. Isolon 500 и Isolon 300 — сшитый вспененный полиэтилен. Именно благодаря «сшивке» молекулярная структура пенополиэтилена приобретает поперечно-связанную модель, что существенно повышает долговечность, а также сопротивляемость материала механическим и температурным воздействиям. Вспененный полиэтилен Isolon обладает уникальным набором свойств - сочетает тепло- гидро- шумо- и пароизоляционные свойства, масло-, нефте- и бензостоек, экологически и гигиенически безопасен, что подтверждено европейским сертификатом ISO 9001:2008. • Отличные теплоизоляционные свойства. Коэффициент теплопроводности 0,036 Вт/мК, а это один из лучших показателей среди известных сегодня строительных утеплителей. Для сравнения нужно сказать, что у самой «сухой» минеральной ваты этот показатель не сможет быть ниже 0,044 Вт/мК; • Эффективная защита от влаги и пара. Водопоглощение (96 часов) менее 1% по объему; • Отличная звукоизоляция. Индекс снижения уровня ударного шума ∆L= 44дБ, а это отличный показатель среди полимерных материалов, применяющихся в строительстве сегодня. Согласно СНиП 23-03-2003 значения индекса приведенного уровня ударного шума конструкции «плавающий пол» с применением сшитого пенополиэтилена Isolon 500 либо Isolon 300 соответствуют требованиям в домов всех категорий А, Б, В (высоко-комфортные, комфортные, предельно допустимые условия соответственно); • Стойкость к гниению, долговечность. Isolon производится на основе полимерного сырья, благодаря чему обладает повышенной микробиологической стойкостью. Isolon не окисляется на открытом воздухе и не содержит в своем составе пластификаторов, в связи с чем не подвергается процессам гниения и органического разложения, а также стоек воздействию ультрафиолета; • Мягкость, эластичность и малый вес Isolon обеспечивает легкость и простоту работы с материалом, сокращая и удешевляя сроки строительства; • Химическая стабильность. Isolon отличается хорошей масло-, нефте- и бензостойкостью, а также совместим с любыми строительными материалами; • Экологическая безопасность. Технология производства пенополиэтиленов Isolon обеспечивает полную гигиеническую и экологическую безопасность. Isolon это нетоксичный материал, он не имеет запаха и допущен к контакту с продуктами питания и с кожей человека. Это подтверждается санитарно-эпидемиологическими заключениями, полученными и действующими как на территории Российской федерации, так и Украины. В связи с растущими требованиями заказчиков особое внимание застройщиками уделяется экологичности всех применяемых материалов. На сегодняшний момент одним из самых безопасных по праву считается пенополиэтилен Isolon. В нем не содержатся канцерогенные и мутагенные вещества, поэтому этот материал не подлежит обязательной регистрации по строгому европейскому регламенту химической безопасности REACH. Другие виды изоляции: минеральная и стеклянная вата, хоть и являются природными материалами, но состоят из мельчайших волокон, которые ломаются и образуют пыль, что при вдыхании вызывают аллергию. Кроме того, всем минераловатным утеплителям в Европе присвоен индекс KI, свидетельствующий о степени их онкологический опасности, обусловленной их химическим составом, основой которого являются оксиды с различной степенью растворимости. Поэтому такие материалы не рекомендуется применять в жилых помещениях и для утепления вентиляционных систем, а специалисты осуществляющие монтаж должны работать со средствами индивидуальной защиты. Пенополиуретан безопасен в использовании, но при горении выделяются крайне токсичные вещества: изоцианаты, цианиды и др., которые могут вызывать удушающее действие при пожаре, а также являются сильными канцерогенами. Аналогичная картина наблюдается при горении пенополистирола, который разлагается до мономерного состояния, что приводит к выделению опасного вещества стирола и продуктов его окисления. Стирол по данным ESIS (Европейской информационной системы химических веществ) является вредным веществом (Xn: Harmful): он вызывает раздражение при вдыхании, при попадания в глаза и кожу, более того накапливается в печени и не выводится наружу. Следует учесть, что стирол из пенополистирола выделяется уже при температуре 60 оС, что делает недопустимым его контакт с элементами отопления, с солнечными лучами, или металлической, либо другой хорошо теплопроводящей поверхностью. По материалам Международной научной конференции «Технология строительства и реконструкции»: «..в течение 20 лет каждый квадратный метр наружной трехслойной крупнопанельной стены с пенополистиролом толщиной 160 мм выделит 3 мг/ч стирола. При поступлении в помещение 10% этого количества и подаче вентиляционного воздуха в количестве 30 м3/м2 в час концентрация стирола составит 0,0075 мг/м3. При временном пребывании в таком помещении и ориентации на суточное ПДК (предельно допустимая концентрация) = 0,002 мг/м3 превышение ПДК по стиролу составит 3,75 раза. Поэтому для жилых помещений со временем пребывания в них 25 лет величина ПДК стирола должна быть уменьшена в 594 раза». Такое низкое значение ПДК стирола объясняется тем, что стирол подобно аналогичным особо опасным веществам (бензол, бензапирен, бензантрацен) легко попадает в помещение если содержится в изоляционном материале. Выводы которые следует сделать из вышесказанного — не многозначны. В Европе здоровье и безопасность человека уже давно стали важнейшими критериями при выборе изоляции. Isolon 500, Isolon 300 — рулонный и листовой теплоизоляционный материал, изготавливается на основе вспененного полиэтилена и может покрываться с одной или с двух сторон алюминиевой фольгой, а также выпускаться с клеевой основой, закрытой антиадгезионным материалом. Рассмотрим 2 основных варианта применения материалов Isolon 500, Isolon 300: -без массивной изоляции; -с массивной изоляцией. Первый вариант - без массивной изоляции представлен на рисунке 2. Рис. 2 Утепление материалом Isolon 500, Isolon300 фольгированым с одним воздушным зазором примыкание к потолку. За основу берем кладку в 2 кирпича (она часто встречается в конструкциях зданий начала ХХ века на территории Украины), единственное оговоримся, что для расчета мы будем брать коэффициент теплопроводности кирпича (λ) из СНиП II-3-79 * «Строительная теплотехника», так как теплопроводность кирпича в кладках того времени существенно различается. Далее в качестве утеплителя используем материал Isolon 500 или Isolon 300 с односторонней ламинацией фольгой , замкнутую воздушную прослойку 10 мм и 1 листа гипсокартона толщиной 12.5 мм. Полное термическое сопротивление (R) такой конструкции при температуре внутри 20°С снаружи -20°С составит 2.50 м 2°С/Вт. Такое термическое сопротивление вполне приемлемо для общественных и производственных зданий городов Украины. Стоит обратить внимание, что стыки Isolon, листов гипсокартона и потолка обязательно герметизируется. Второй вариант – с массивной изоляцией представлен на рисунке 3. Рис. 3 Утепление материалом Isolon 500, Isolon 300 фольгированым, с массивной изоляцией, примыкание потолку. За основу также берем кладку в 2 кирпича. В качестве массивной изоляции берем любой материал толщиной 50 мм с коэффициентом теплопроводности λ = 0.044 Вт/м·ºС (минвата). Далее в качестве утеплителя используем материал Isolon 500, Isolon 300 фольгированый, замкнутую воздушную прослойку 10 мм и 1 лист гипсокартона толщиной 12.5 мм. Стоит добавить, что в данном случае Isolon полностью защищает массивную изоляцию от проникновения влаги, сохраняя ее теплоизолирующие свойства. Полное термическое сопротивление (R) такой конструкции при температуре внутри 22°С снаружи -20°С составит 3.83 м2°С/Вт, что исключает дополнительные источники обогрева помещения в самые холодные зимние дни. Такое термическое сопротивление полностью подходит для жилых, общественных и производственных зданий всех климатических зон Украины. В данной статье мы ограничились описанием двух простых и доступных конструкций с применением Isolon 300, Isolon500 фольгированый, применяемых для внутреннего утепления стен жилых и производственных зданий климатических зон с нормальной и высокой влажностью. Но существует еще множество конструктивных вариантов использования различных видов материалов Isolon 500, Isolon 300 фольгированый, позволяющих получить необходимое термическое сопротивление конструкций без использования массивной изоляции. Isolon 500, Isolon 300 применяется также для утепления подвалов, перекрытий и полов, кровель и вентилируемых фасадов, как в старом жилом фонде, так и при строительстве нового энергосберегающего жилья.
