Теплоизоляция цокольных и первых этажей. Оптимальный выбор фасадной системы

Одним из основных элементов защиты конструкции здания от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды является его теплоизоляция. Очевидно, что к теплоизоляционному материалу, предназначенному для утепления цоколя и стен первого этажа, должны предъявляться особо жесткие требования, что продиктовано особенностями режима эксплуатации данных ограждающих конструкций:

– Растепление снежного массива неизбежно увлажняет конструкции (как по принципу капиллярного всасывания, так и через возможные стыки).

– Попадание влаги в конструкцию (в зону утеплителя) через стыки (зазоры), трещины или иные нарушения однородности и герметичности облицовочного (или отделочного) слоя как по средствам естественных воздействий, таких как дождь (увлажнение фасада зданий косыми дождями особенно остро касается вентилируемых фасадов), снег, так и в результате поливов газонов и брызг с проезжей части.

– Естественное сорбционное увлажнение (например, туман).

В процессе эксплуатации зданий влажностное состояние материалов ограждающих конструкций определяет эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций здания, непосредственно влияет на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и на энергоэффективность применяемых систем теплоизоляции.

В последние годы в нашей стране активно используется система вентилируемых фасадов с минераловатным утеплителем, и достаточно часто вентфасады монтируются до самой отмостки здания, что влечет за собой возникновение целого ряда проблем: со временем жители первых этажей начинают жаловаться на холод и сырость в квартирах, внутри помещений образуются грибки и плесень, а отделочная плитка на внешней стороне фасада покрывается трещинами и отваливается.

Далее мы подробно рассмотрим, почему возникают данные проблемы, и что происходит с теплоизоляционным слоем вентилируемой фасадной системы при ее использовании в конструкции цокольных и первых этажей.

Влияние ключевых негативных факторов окружающей среды на систему вентилируемого фасада цокольных и первых этажей

1. Увлажнение фасада здания косыми дождями, воздействие на цоколи и стены первых этажей грунтовых (почвенных) вод, а также увлажнение конструкций в результате ежегодного таяния снега.

Через щели фасадной облицовки вентилируемого фасада вода неизбежно проникает внутрь системы. Разрыхление ватного материала в процессе деформации приводит к набуханию плит по толщине, в результате чего в системе вентфасада сокращается воздушный зазор и ухудшается вентиляция и процесс выведения влаги из утеплителя. Кроме того, в холодное время года влага конденсируется в утеплителе за счет различного температурного и влажностного режима внутри и снаружи здания.

В результате действия всех этих факторов происходит водонасыщение утеплителя и резкое снижение его теплоизолирующих свойств: насыщенная влагой вата превращается уже не в теплоизоляционный, а в теплопроводящий материал, т.е. выполняет функцию, противоположную своему прямому назначению. Следствием этого являются понижение температуры и повышение влажности в помещениях, появление плесени, грибков, формальдегидов и гнили, постепенная осадка утеплителя вниз по конструктиву системы под весом собственной, увеличившейся, тяжести. Появляется вероятность частичного обрушения теплоизоляционного материала.

Рис. 1 Внешний вид фасада: плесень, оседание минеральной ваты, влага

Применение в конструктивах вентфасадов специальных ветро-гидрозащитных покрытий или дорогостоящих мембран приводит к значительному увеличению конечной стоимости реализации проекта, и полностью не решает проблем снижения теплоизоляционных характеристик здания в результате воздействия влаги.

Опыт проведения экспериментальных исследований заграницей подтверждает вышеизложенные утверждения.

Ниже приведены полученные при данных исследованиях значения теплопроводности, λ, Вт/(м·оС), для ряда материалов с различной плотностью, которые широко используется в современном строительстве.

Измерения теплопроводности проводилось в соответствии с Европейскими стандартами. Испытания проводились на сухих образцах, а так же образцах, которые находились в воде в течение 28 дней, а затем были высушены. Результаты измерений были сопоставлены с расчетными значениями и параметрами, указанными в технической документации.

Процесс поглощения воды рассматривался в соответствии со стандартами EN 1609[1] и EN 12087 [2] для исследования водопоглощения при кратковременном и длительном погружении, соответственно. При этом теплопроводность определялся в соответствии со стандартом EN 12667 [3].

Исследования проводились в течение 6 месяцев в 2005 году, начиная с материалов, имеющих меньшую плотность, переходя к более плотным образцам. Был проведен цикл измерений теплопроводности минераловатных изоляционных материалов. Далее образцы испытывались на водопоглощение – сначала при кратковременном погружении, затем при длительном. После проведения испытаний на водопоглощение, образцы оставляли сохнуть в течение 7 дней в естественных условиях, затем цикл измерений теплопроводности повторяли.

Для измерения удельных параметров были отобраны образцы минеральной ваты плотностью 75 и 100 кг/м3 и толщиной 80 мм.

Результаты измерений подтвердили влияние сконденсированной влаги на теплопроводность минераловатных изоляционных материалов. Как и было предсказано теоретически, теплозащитные качества минеральной ваты существенно ухудшились в результате попадания избыточной влаги в волокна минеральной ваты (λ1 отличается от λ2 в два раза). Этот процесс становится особенно очевидным в результате долгосрочного воздействия влаги, что проверялось в соответствии со стандартом ΕΝ 12087. В этом случае минеральная вата практически переставала выполнять свою функцию теплоизоляционного материала, а её теплопроводность примерно стала равна значениям теплопроводности конструкционных материалов (например, глиняному кирпичу).

1. Механические воздействия на цокольные и первые этажи: давление от снежных массивов, воздействие уборочной техники, возможные вандальные действия, а также влияние веса самого здания.

Рис. 2 Механические и вандальные воздействия на цокольные этажи.

Нагрузкам, связанным с непосредственными механическими и вандальными воздействиями, подвергаются в наибольшей мере именно стены цокольных и первых этажей. При использовании «мягких» утеплителей, в силу недостаточных жесткости и прочности этих материалов, облицовочная плитка на наружном декоративном слое вентфасада устанавливается с помощью механических креплений, что влечет за собой достаточно слабые антивандальные характеристики фасада: дорогостоящая облицовочная плитка может быть легко демонтирована с помощью подручных средств.

Кроме того, даже при отсутствии явных механических воздействий, в ходе эксплуатации минеральная вата в системе вентфасада с течением времени уплотняется и дает усадку. Зафиксировано существенное изменение линейных размеров минераловатных плит в структуре вентфасадов: усадка по длине и ширине. По данным исследований, после 25 условных лет эксплуатации при размерах плит 1000х500х50 мм швы между соседними плитами, при их средней плотности 74 кг/м3, могут раскрыться на 20-40 мм, а при плотности 156 кг/м3 – на 5-10 мм, что приводит к образованию «мостиков холода» [4].

При этом, потеря массы минераловатных плит применительно к вентилируемым фасадам за 25 условных лет эксплуатации может достигать – 18,78% для плит плотностью 74 кг/м3 и – 3,32% для плит плотностью 156 кг/м3 [5].

Усадка и деформация, уплотнение ватного утеплителя влекут за собой резкое снижение его теплофизических свойств и, как следствие, повышение теплопотерь здания, что приводит к увеличению расходов на электричество, а также становится причиной промерзания стен и последующего разрушения облицовочного слоя и других элементов фасадной системы.

Резюмируя вышесказанное, можно констатировать, что в российских реалиях система вентилируемых фасадов неэффективна для применения в конструкциях цокольных и первых этажей, так как не может противостоять воздействию ключевых негативных факторов окружающей среды. При выборе фасадной системы для данных конструктивов необходимо делать выбор в пользу более надежных, прочных и влаго-био- стойких материалов, например, экструдированного пенополистирола.

ФАСАД PRO: эффективная фасадная система для теплоизоляции цокольных и первых этажей

Осознавая значимость и предельную актуальность данного вопроса, силами специалистов технического отдела ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб» была разработана вандалоустойчивая, а также стойкая к различным микологическим факторам фасадная система ФАСАД PRO.

ФАСАД PRO – многослойная теплоизоляционная система, состоящая из нескольких компонентов, которые в совокупности обеспечивают надежность системы и эффективную теплоизоляцию здания. При этом чрезвычайно важным аспектом является применение в данной системе надежного влаго- и биостойкого утеплителя ПЕНОПЛЭКС®. Система наиболее эффективна для применения в ограждающих конструкциях первых и цокольных этажей.

Данная фасадная система имеет подтвержденный заключением №330-16 от 25.01.2016 г. ФГБУ ВНИИПО МЧС России класс пожарной опасности К0, что позволяет применять систему на зданиях и сооружениях всех степеней огнестойкости, за исключением зданий и сооружений классов функциональной пожарной опасности Ф1.1 и Ф4.1. (детские сады, школы, дома престарелых).

Плиты ПЕНОПЛЭКС® обладают следующим рядом преимуществ для широко применения их на первых этажах зданий и сооружений:

1. Низкий коэффициент теплопроводности (λ (лямбда) = 0,032 Вт/м-К), что позволяет обеспечить высокий уровень теплозащиты при достаточно тонком слое теплоизоляции.
2. Низкий коэффициент теплопроводности. За счет замкнутой ячеистой структуры плиты ПЕНОПЛЭКС® обладают практически нулевым водопоглощением.

Рис. 3 Схема теплоизоляции цокольного и первого этажа с применением плит ПЕНОПЛЭКС®

1. Биостойкость. Плиты ПЕНОПЛЭКС® обладают абсолютной биостойкостью, они не подвержены биоразложению, а это значит, что никакой опасности при контакте материала с водой и почвой не возникает. По результатам тестирования образцов стройматериалов на биостойкость в присутствии влаги за счет минимального водопоглощения доказано, материал ПЕНОПЛЭКС® не является матрицей для размножения разного вида микроорганизмов. В отличии, например, от минераловатных утеплителей, которые в силу особенности волокнистой структуры материала являются отличной средой обитания микроорганизмов и не могут быть эффективно очищены от образовавшихся биоповреждений в виде обрастания плесневыми грибами.
2. Прочность на сжатие у плит ПЕНОПЛЭКС®– не менее 20 тонн на кв. м, он не крошится и не сыплется ни в процессе монтажа, ни в течение всего срока службы, в отличии от состоящей из волокон минеральной ваты, которая со временем осыпается и пенопласта, который с годами превращается в бесформенную кучу шариков. Высокая прочность – это важный фактор, учитывающий риски, связанные с возможными природными и механическими воздействиями на конструкцию первых этажей.
3. Долговечность материала – более 50-ти лет. Еще в 2001 году компания «ПЕНОПЛЭКС» провела испытание теплоизоляционных плит в Научно-исследовательском институте строительной физики г. Москвы на предмет определения долговечности материала при реальных условиях эксплуатации. Результаты испытаний показали, что материал сохраняет свои свойства в течение как минимум 50-ти лет (НИИСФ г. Москва, протокол испытаний № 132-1 от 29 октября 2001 года).

Совокупность вышеперечисленных качеств фасадной системы ФАСАД PRO с эффективной теплоизоляцией ПЕНОПЛЭКС® доказывает, что она является оптимальным выбором для систем утепления первых и цокольных этажей.

[1] ГОСТ EN 1609-2011. Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при кратковременном частичном погружении

[2] ГОСТ EN 12087-2011. Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении

[3] ГОСТ 31925-2011 (EN 12667:2001) Материалы и изделия строительные с высоким и средним термическим сопротивлением. Методы определения термического сопротивления на приборах с горячей охранной зоной и оснащенных тепломером

[4] Гусев Б.В. Изменение линейных размеров минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий / Б.В. Гусев, В.А. Езерский, П.В. Монастырёв // Промышленное и гражданское строительство. – 2004, № 8, с. 32-34

[5] Гусев Б.В. Потеря массы минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий / Б.В. Гусев, В.А. Езерский, П.В. Монастырёв // Кровельные и изоляционные материалы. – 2005, № 2, с. 48-49

Источник