Изоляционные рулонные материалы компании Элтете находят применение в кровельных и стеновых конструкциях от малоэтажного и коттеджного строительства до вентилируемых фасадных систем. Но, прежде чем говорить о самих материалах, разделим строительные конструкции на две группы: утепленные и неутепленные.
При правильном устройстве утепленной конструкции в нее включаются следующие компоненты:
– внутренняя облицовка (со стороны помещения),
– пароизоляция,
– утеплитель,
– ветрозащита,
– вентилируемый воздушный зазор
– внешняя облицовка или кровельный материал (со стороны улицы).
Физические процессы в утепленной конструкции принципиально одинаковы как для кровель, так и для стен.
Обязательным условием работы любой утепленной конструкции является наличие правильно организованного проветривания, т.е. создание в конструкции так называемого вентилируемого зазора и условий для возникновения воздушной тяги в этом зазоре.
Работу утепленной конструкции рассматриваем из помещения на улицу, т.е. в направлении теплопотерь «из тепла в холод».
На рисунке стрелками показано движение водяных паров и воздуха. При круглогодичной эксплуатации здания отопительный сезон имеет продолжительность 5–6 месяцев, из которых 3 приходятся на зимний период. Это означает, что 24 часа в сутки имеется устойчивая разница температур между внутренним помещением и улицей (со стороны улицы зона отрицательной температуры, а со стороны помещения – зона положительной температуры).
В воздухе всегда содержатся водяные пары. Так, при 100% относительной влажности и температуре 20 С в 1 м3 воздуха может содержаться до 17,30 гводы в виде пара. С уменьшением температуры способность воздуха связывать влагу резко падает. Так, при температуре 16 ˚С 1 м3 воздуха может содержать не более 13,60 гводяных паров. Если при этом действительная плотность водяного пара превышает его предельное значение для данной температуры, то избыточная влага выделится в воду.
Относительная влажность в помещении, как правило, ниже и составляет около 55–65%. Это означает, что водяной пар в помещении присутствует всегда, только плотность его более низкая. Согласно термодинамике, теплый водяной пар будет двигаться из помещения, стремясь проникнуть в конструкцию, т.е. из тепла в холод.
Если не предотвратить движение теплого воздуха из помещения, водяные пары будут беспрепятственно проникать в конструкцию и увлажнять теплоизоляционный материал и несущую конструкцию. Утеплитель (стекловолокнистый или базальтовый), обладающий объемной влажностью wо=5%, имеет на 15–20% больше потерь тепла, чем сухой теплоизоляционный материал. Дальнейшее увлажнение теплоизоляционного материала приведет к полной потере теплоизоляционных свойств. Говоря иначе, утеплитель перестанет быть утеплителем.
Предотвратить увлажнение теплоизоляционного материала можно путем создания так называемого паробарьера, который устанавливается со стороны помещения и тем самым «отсекает» движение теплого воздуха внутрь конструкции. Необходимо учитывать, что водяной пар обладает высокой диффузионной (проникающей) способностью, поэтому при создании паробарьера в виде сплошного экрана обязательным условием является герметичность швов.
Расположение в утепленной конструкции паробарьера показано на рисунке:
Для создания паробарьеров применяют пароизоляционные материалы. Организация в утепленной конструкции паробарьера – условие обязательное, но не единственное. Атмосферный воздух, содержащийся в утеплителе на границе с паробарьером, будет нагреваться и двигаться в сторону улицы. Современные материалы, такие как стекловолокно или базальтовое волокно, не препятствуют движению теплого воздуха и, достигнув границы с вентилируемым зазором, водяные пары покинут теплоизоляционный материал, не успев конденсироваться. Далее с потоком воздуха водяные пары будут удалены из конструкции через вентилируемый зазор, как показано на рисунке 1.
Однако на практике часто поступают с точностью до наоборот. Помимо паробарьера с внутренней стороны помещения, на утеплитель со стороны улицы устанавливают тот же паронепроницаемый, т.е. не «дышащий» материал (полиэтиленовую пленку, рубероид, пергамин и т.п.) и утепленная конструкция становится изолированной. Руководствуясь необходимостью защитить теплоизоляционный материал от атмосферной влаги, что в принципе правильно, умышленно создается «парниковый эффект».
В воздухе всегда содержатся водяные пары. Так, при 100% относительной влажности и температуре 20 ˚С в 1 м3воздуха может содержаться до 17,30 гводы в виде пара. С уменьшением температуры способность воздуха связывать влагу резко падает. Так, при температуре 16 ˚С 1 м3воздуха может содержать не более 13,60 гводяных паров. Если при этом действительная плотность водяного пара превышает его предельное значение для данной температуры, то избыточная влага выделится в воду.
Относительная влажность в помещении, как правило, ниже и составляет около 55–65%. Это означает, что водяной пар в помещении присутствует всегда, только плотность его более низкая. Согласно термодинамике, теплый водяной пар будет двигаться из помещения, стремясь проникнуть в конструкцию, т.е. из тепла в холод.
Если не предотвратить движение теплого воздуха из помещения, водяные пары будут беспрепятственно проникать в конструкцию и увлажнять теплоизоляционный материал и несущую конструкцию. Утеплитель (стекловолокнистый или базальтовый), обладающий объемной влажностью wо=5%, имеет на 15–20% больше потерь тепла, чем сухой теплоизоляционный материал. Дальнейшее увлажнение теплоизоляционного материала приведет к полной потере теплоизоляционных свойств. Говоря иначе, утеплитель перестанет быть утеплителем.
Предотвратить увлажнение теплоизоляционного материала можно путем создания так называемого паробарьера, который устанавливается со стороны помещения и тем самым «отсекает» движение теплого воздуха внутрь конструкции. Необходимо учитывать, что водяной пар обладает высокой диффузионной (проникающей) способностью, поэтому при создании паробарьера в виде сплошного экрана обязательным условием является герметичность швов. Расположение в утепленной конструкции паробарьера показано на рисунке 2. Для создания паробарьеров применяют пароизоляционные материалы. Организация в утепленной конструкции паробарьера – условие обязательное, но не единственное. Атмосферный воздух, содержащийся в утеплителе на границе с паробарьером, будет нагреваться и двигаться в сторону улицы. Современные материалы, такие как стекловолокно или базальтовое волокно, не препятствуют движению теплого воздуха и, достигнув границы с вентилируемым зазором, водяные пары покинут теплоизоляционный материал, не успев конденсироваться. Далее с потоком воздуха водяные пары будут удалены из конструкции через вентилируемый зазор, как показано на рисунке 1.
Однако на практике часто поступают с точностью до наоборот. Помимо паробарьера с внутренней стороны помещения, на утеплитель со стороны улицы устанавливают тот же паронепроницаемый, т.е. не «дышащий» материал (полиэтиленовую пленку, рубероид, пергамин и т.п.) и утепленная конструкция становится изолированной. Руководствуясь необходимостью защитить теплоизоляционный материал от атмосферной влаги, что в принципе правильно, умышленно создается «парниковый эффект».
Т.е. по мере движения «из тепла в холод» воздух остывает, теряет способность связывать влагу и, не имея возможности выйти в сторону вентилируемого зазора, остается в теплоизоляционном материале. По мере остывания воздух, оставшийся в конструкции, достигает некоторой критической температуры, называемой точкой росы, где и происходит активная конденсация влаги, т.е. ее превращение из пара в воду.
Конечно, можно поступить от обратного и со стороны улицы не изолировать теплоизоляцию. В этом случае водяные пары из теплоизоляционного материала беспрепятственно попадают в воздушный вентиляционный зазор. Однако теплоизоляционные свойства утеплителя будут меняться, причем в худшую сторону, поскольку:
– происходит увлажнение слоя теплоизоляции за счет атмосферной влаги. На скатных кровлях с внутренней стороны гидроизоляции – «эффект капели». На скатных кровлях, в стеновых конструкциях – задувание дождя и снега и насыщение влагой при относительной влажности воздуха (в вентилируемом пространстве) близкой к 100%;
– теплоизоляционные характеристики стекловолокнистых и базальтовых утеплителей в системах вентилируемых фасадов могут быть снижены на 20–36% в течение зимнего периода (tн<-5 ˚С) при наличии на поверхности всего 6% воздухопроницаемых щелей, через которые может двигаться воздушный поток. Эти воздухопроницаемые щели находятся на местах стыковки плит и прохода элементов крепления через них; – под воздействием ветра происходит «продувание» утеплителей малой плотности, сопровождающееся уносом тепла. Таким образом, оставлять поверхность теплоизоляционного материала с уличной стороны без защиты от влаговлияния и ветровых нагрузок нельзя. Для сохранения теплозащитных характеристик конструкции на поверхность теплоизоляции, граничащую с вентилируемой прослойкой, обязательно укладывается слой ветрозащитного паропроницаемого материала. Обобщая все сказанное о работе утепленной конструкции, как кровельной, так и стеновой, можно сформулировать очевидное и основное условие ее работы: теплоизоляция должна оставаться сухой в любое время года и при любых погодных (климатических) условиях. Выполнение этого условия обеспечивают: – наличие в конструкции паробарьера, создающего герметичный экран на пути следования теплого воздуха из помещения на улицу (из тепла в холод); – правильный выбор теплоизоляционного материала (с наименьшими гигроскопичными свойствами) и определение его толщины (расчет регламентирован СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника»); – наличие в конструкции ветробарьера, обеспечивающего стабильность теплозащитных характеристик. Насколько важно все то, что было рассмотрено о работе утепленной конструкции с экономической точки зрения? Есть ли смысл тратить средства на дополнительное утепление дома, соответствующее современным требованиям теплозащиты? Ответ на эти вопросы дает сравнительный анализ теплопотерь домов коттеджного типа, утепленных в соответствии со старыми и современными требованиями (в начале 2000 г. вступили в силу новые требования к теплозащите ограждающих конструкций). Теплопотери типового двухэтажного дома с мансардой общей площадью205 м2, утепленного в соответствии с прежними нормами, приведены в таблице 1, из расчета мощности системы отопления 30 кВт.