Теплозащита конструкций зданий. Теплоизоляционные материалы 2 страница

 

Рис. 2.9. Элементы системы: 1 – стена здания; 2 – термостоп; 3 – кронштейн Спиди; 4 – приложение Спиди; 5 – дюбель; 6 – утеплитель; 7 – воздушный зазор; 8 – вертикальный несущий профиль; 9 – саморезы; 10 – крепеж; 11 – облицовочная плита

 

Наличие воздушного промежутка в вентилируемом фасаде принципиально отличает его от других типов. Летом воздушный зазор служит вентиляционным каналом, через который восходящий поток воздуха уносит избыток тепла, зимой – способствует удалению с поверхности утеплителя избытка влаги, проникающей из помещения, и тем самым предотвращает увлажнение теплоизоляции. Эффективный воздушный зазор равен 4–6 см. Наличие вентилируемого воздушного зазора само по себе снижает теплопотери, потому что он служит буфером, температура которого примерно на 3 градуса выше, чем наружного воздуха.

Наружный экран из отделочных материалов защищает расположен­ный за ним слой теплоизоляции, а также ограждающую конструкцию от атмосферных воздействий. Летом он выполняет также функцию солнце­защитного экрана, отражающего значительную часть попадаю­щего на него теплового потока.

Благодаря особой схеме монтажа вентилируемого фасада система имеет свойство поглощать термические деформации, возникающие при суточных и сезонных перепадах температур. Это позволяет избегать внутренних напряжений в облицовке и несущей конструкции, что исключает разрушение и появление трещин.

Для обеспечения пожарной безопасности в систему навесных фасадов включаются материалы и изделия, относящиеся к категории трудносгораемых или несгораемых, препятствующих распространению огня.

Роль и размеры воздушного зазора, определяемого расчетом, в настоящее время переосмысляются заново. К сожалению, необходимость соблюдения величины воздушного зазора для большинства российских строителей пока неочевидна, хотя за рубежом это условие является «законом строительства».

Облицовочные материалы в конструкции вентилируемого фасада выполняют защитно-декоратив­ную функцию. Они защищают утеплитель, подоблицовочную конструкцию и стену здания от повреждений и атмосферных воздействий. В то же время облицовочные панели являются внешней оболочкой здания, формируют его эстетический и архитектурный облик (рис. 2.10).

В настоящее время существует большой выбор фасадных панелей для облицовки стен здания, отличающихся друг от друга по материалу, размеру, типу крепления (видимое, невидимое) и по внешнему виду.

Материалы, применяемые для изготовления панелей, различны, причем ассортимент их постоянно расширяется: металлы, композитные материалы, бетоны, цементно-волокнистые материалы, керамический гранит, а также стекла со специальным покрытием, бумажно-слоистый пластик высокого давления, натуральный камень и т. д.

Защитно-декоративные изделия могут имитировать традиционные материалы (камень, дерево, кирпич) или быть подчеркнуто современными и неординарными за счет применения металла, подбора цвета, фактуры и т. п.

В последние годы для этих целей активно применяются финские фиброцементные крупноразмерные плиты Минерит и их декоративные варианты: Мультиборд, Глассал, Дюрако, Карат, Семколор, Шиноп, СемСтоун и др.

ООО «Комбинат "Волна"» (Красноярск) предлагает для облицовки высокопрочные прессованные цементно-волокнистые плиты Красстоун (рис. 2.11) и Виколор с защитно-декоративным покрытием со сроком службы 9–12 лет.

 

Гранит серый	Гранит красный	Яшма	Ореховый	Белый мрамор
	Медовый мрамор	Желтый кварц	Змеевик	Розовый мрамор
Рис. 2.11. Фасадные плиты Красстоун
Слоновая кость	Магнезит

 

Главное преимущество нового листа – значительное снижение высолообразования – достигнуто за счет применения активных минеральных добавок. Это серьезно улучшает защитно-декоративные свойства фасадных плит.

На основу плит Красстоун наносится защитный грунтовочный слой, клеящая основа, слой натуральной каменной крошки и дополнительное защитно-декоративное покрытие, придающее блеск и обеспечивающее удержание крошки на листе долгое время.

Плиты Виколор были первыми в России фасадными плитами не только с гладкой, но и с рельефной поверхностью. На основу плит наносится защитный грунтовочный слой и цветное акрилово-полиуретано­вое покрытие, устойчивое к атмосферным и механическим воздействиям (рис. 2.12).

Бутовый камень	Бриз	Сибирский кедр	Ангарская сосна

 

Рис. 2.12. Фактура плит Виколор

 

Если учесть, что ремонт фасада составляет 42 % общей стоимости ремонта всего здания, то выгода от предполагаемого способа отделки очевидна.

Плоские цементно-волокнистые плиты одинаково хорошо будут смотреться как на многоэтажном городском здании, так и на загородном коттедже или частном деревянном доме (рис. 2.13).

Теплоизоляция Изовер вентитерм помимо этого предполагает использование керамогранита. Навесная система Спиди в качестве облицовки использует плиты из керамогранита и керамики с видимыми и невидимыми креплениями, смонтированные традиционным способом или ромбом; волокнисто-цементные плиты типа Минерит; натуральный камень, крепление которого может производиться тремя способами невидимого крепления; специальное стекло с точечным креплением; клинкерные блоки «под кирпич»; композитные или металлические кассеты; пескоцементные блоки типа Марморок (рис. 2.14).

 

Рис. 2.13. Вентилируемый фасад с экраном из окрашенных цементно-волокнис­тых плит	Рис. 2.14. Вентилируемый фасад с экраном из керамогранита и металлических панелей

Алюминиевая композитная панель состоит из двух прочных слоев алюминиевого сплава толщиной 0,15, 0,21 или 0,5 мм и полимерного внутреннего слоя. Алюминиевые листы обеспечивают необходимую жесткость панели, а наличие полимерного слоя между ними делает материал пластичным и легким. Высокая обрабатываемость материала позволяет использовать его для изготовления изделий сложной формы. Разнообразие трехмерных форм изделий может быть достигнуто фрезерованием с последующим изгибанием и гнутьем.

Композитные металлические панели помимо указанного имеют еще ряд ценных свойств:

– идеально гладкую поверхность и правильные геометрические размеры;

– малый вес 4–6 кг/м² и достаточную жесткость, упрощающую процесс монтажа;

– температурную устойчивость в широком диапазоне температур, хорошие водоотталкивающие свойства и стабильность к УФ-излучению;

– устойчивость лакокрасочного покрытия на основе полимеров к техногенным атмосферным воздействиям;

– пожаробезопасность панелей позволяет использовать их на самых ответственных объектах (станции АЭС, аэропорты, ж.-д. вокзалы и др).

Финская фирма «Лемминкяйнен» разработала систему покрытия Колорок (рис. 2.15) с использованием облицовочной доски из цветного мелкозернистого бетона.

 

 

Рис. 2.15. Отделка стен покрытием Колорок

Специалисты германского холдинга Н-D разработали и внедрили представляющую для северных районов определенный интерес систему «тяжелых» вентилируемых фасадов, отвечающих требованиям надежности, долговечности и теплоэффективности.

Эти системы предназначены для облицовки фасадов на относе от стены до 240 мм плитами из натурального (рис. 2.16), облицовочного камня и облицовочного кирпича (рис. 2.17, 2.18).

 

Рис. 2.16. Крепления для фасадов из натурального камня	Рис. 2.17. Крепления для фасадов из кирпича

 

Рис. 2.18. Облицовочный экран из керамических камней

Для дополнительного утепления ограждающей конструкции между стеной и облицовкой размещается теплоизоляционный слой – в этом случае воздушная прослойка образуется между теплоизоляцией и облицовкой.

К материалам с повышенной эффективностью относятся: изделия из пористых пластмасс, минеральная вата, стекловата, маты и холсты минераловатные стеклянные прошивные и на синтетическом связующем, вспученный перлит и др. Пенополистирол, применяемый для изготовления плит, содержит 98 % воздуха, что обусловливает его высокие теплоизоляционные свойства. Материал отличается теплостойкостью, биостоек, не растворяется в воде, не выделяет загрязняющих грунтовые воды веществ. Пенополистирол стоек к разбавленным кислотам, некоторым концентрированным кислотам (30 %-ная соляная кислота и азотная кислота концентрированная до 50 %), а также безводным кислотам (дымящаяся серная кислота, ледяная уксусная кислота, 100 %-ная муравьиная кислота); он стоек к воздействию растворов солей (морская вода) и щелочей, но не стоек к ряду органических растворителей (ацетон, бензол, ксилол и др.). При воздействии пламени полистирол не образует горящих капель, причем токсичность газообразных продуктов его горения ниже, чем продуктов горения древесины. Как правило, оснащенные зарубежным и отечественным оборудованием многочисленные предприятия России выпускают теплоизоляционные плиты из самозатухающего пенополистирола марок ПСБ-С-15, ПСБ-С-25, ПСБ-С-35. Размеры плит 1000´1000 мм и 1400´1000 мм при толщине 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мм и 2000´1000 мм при тех же толщинах и толщине 500 мм (рис. 2.19).

Выпускаемые плиты из пенополистирола находят применение в кон­струкциях крыш, при устройстве наружной теплоизоляции стен, в каче­стве теплоизоляционного слоя многослойных панелей, в конструк­циях перекрытий при устройстве фундаментов, в дорожном строительстве.

Использование секций зданий, контактирующих с грунтом, становится все более популярным. Рост стоимости строительства и цен на землю вынуждает застройщиков и архитекторов рассматривать подземные части зданий как полезные площади или даже как жилые помещения. Для создания комфортного климата в помещении, сокращения энергопотребления и предотвращения конденсации, обусловленной, например, наличием грунтовых вод, эти помещения должны иметь теплоизоляцию (рис. 2.20).

Рис. 2.20. Теплоизоляция фундаментов и подвалов: 1 – цементно-песчаная стяжка; 2 – гидроизоляция; 3 – бетонное основание под пол; 4 – полиэтиленовая пленка; 5 – Урса фоам; 6 – щебень; 7 – песок; 8 – фундамент; 9 – стена подвала; 10 – обратная засыпка

 

Наружная изоляция фундаментов Роофмате, устанавливаемая поверх водонепроницаемой мембраны, может окружать всю несущую конструкцию сооружения и защищать мембрану от механических повреждений.

Для энергосбережения, обеспечения комфортных условий и защиты здания также необходима надежная тепловая изоляция плит чердачных и подвальных перекрытий. «Стирофоам» для этих целей использует теплоизоляционные плиты Флормате 200 или Флормате 500 в зависимости от нагрузки на основание, однако для этих целей можно использовать любые экструзионные плиты, которые устанавливаются независимо от конструкции здания и его назначения над или под плитами перекрытия (пол по грунту).

При устройстве полов холодильных камер и ледовых арен для защиты грунтов основания от промерзания необходима установка не только теплоизоляции, но и нагревательных элементов. Полы такого типа являются наиболее сложными конструкциями и имеют длительные сроки эксплуатации. Применение плит позволяет обеспечить высокое качество подобных конструкций (рис. 2.21).

 

Рис. 2.21. Утепление полов по грунту: 1 – бетонный пол; 2 – армированная цементно-песчаная стяжка; 3 – фольгоизол по битумной грунтовке; 4 – полиэтиленовая пленка; 5 – Урса фоам; 6 – цементно-песчаная стяжка; 7 – уплотненный песок; 8 – бетонная подготовка с электронагревателями; 9 – цементно-песчаная стяжка; 10 – гидроизоляция; 11 – стяжка из бетона под гидроизоляцию; 12 – уплотненный грунт; 13 – грунт

Плиты укладываются свободно, аналогично кирпичной кладке, непосредственно на основание – плиту перекрытия (традиционное утепление пола) или уплотненный гравий, при необходимости выровненный песком (пол по грунту). Плиты могут укладываться практически при любой погоде в соответствии с ходом строительных работ.

С увеличением объемов коттеджного строительства и использованием чердачных объемов для устройства мансард изменилась конструкция кровли.

Скатная кровля является одним из самых распространенных типов крыш жилых зданий. Она обеспечивает воздушный объем и помещение, которое может быть приспособлено для определенных нужд и которым можно пользоваться в любое время. При этом должны быть сведены к минимуму потери тепла через крышу.

Для того чтобы предотвратить образование мостиков холода, изоляционный слой не должен прерываться. Это может быть достигнуто путем укладки теплоизоляции поверх стропил.

Такая конструкция кровли позволяет проектировать мансарды так, чтобы деревянные стропила были видны изнутри. В этом случае деревянный настил (обшивка из досок) укладывается поверх стропил и является также внутренней отделкой.

При этом пленочная пароизоляция (гидроизоляционная мембрана), укладываемая на обшивку из досок оказывается под теплоизоляцией с ее теплой стороны. Другим вариантом является укладка диффузионного гидроизоляционного слоя (пленка Тивек, гидроизоляция Урса и др.) непосредственно поверх теплоизоляции (рис. 2.22).

 

Рис. 2.22. Утепление скатной крыши с использованием Урса секо сторм: 1 – гидроизоляция Урса* секо сторм; 2 – воздушный зазор; 3 – теплоизоляция Урса*; 4 – пароизоляция Урса* секо 500

 

Конструкция кровли изменится, если в мансарде используется подшивной потолок (рис. 2.23).

 

Рис. 2.23. Кровельная конструкция с подшивным потолком: 1 – 1-я часть теплоизоляции Урса М-11¸М-25; 2 – 2-я часть теплоизоляции Урса П-15¸П-20; 3 – поперечная рейка; 4 – потолок; 5 – паронепроницаемый барьер Ютафол Н (АЛ) + соединительная лента Ютафол СП 1; 6 – рейка для потолка; 7 – кровельный материал; 8 – обрешетка; 9 – контррейка; 10 – диффузионная пленка Ютафол Д или антиконденсатная пленка Ютакон; 11 – вентиляционный зазор; 12 – стропило; 13 – вентиляционные решетки

В последнее время предлагается использовать блоки различных размеров и конфигураций в качестве элементов неудаляемой опалубки, благодаря чему удается сократить сроки строительства, снизить его стоимость, уменьшить транспортные расходы. Применение блоков допускается при возведении объектов высотой до 15 м (рис. 2.24).

Фирма «Интеко» (Москва) в трехслойных панелях Полиалпан использует пенополиуретан плотностью 30 кг/м³ (l = 0,03 Вт/(м×К).

Для наружных слоев панелей применяются лакированные листы толщиной 0,5 мм из сплава алюминия, марганца и магния. Поверхность листов имитирует фактуру декоративной штукатурки, древесины и других материалов. Внутренний слой панелей выполняется из легированной алюминиевой фольги толщиной 0,05 мм. Длина панелей 12000 мм и более, толщина – 25 и 50 мм, ширина 500 и 420 мм. Панели характеризуются высокими теплотехническими показателями, что позволяет уменьшить затраты на отопление зданий; быстро монтируются в любое время года, долговечны; отличаются высокими декоративными качествами. Применение панелей допускается в зданиях с высотой до 15 этажей.

Фирма ВМТ (Москва) использует полиуретан (l = 0,035¸0,041 Вт/(м×К), r = 55 кг/м³) для изготовления трехслойных панелей Стотерм-K (1200´3000´24 мм) с наружными слоями из пенополивинилхлорида, Стотерм-KC с двухсторонней цветной облицовкой из пенополивинилхлорида тех же размеров, Стотерм-P (1200´2400´50 мм) с лицевыми слоями из алюминиевой фольги, Стотерм-2G (1200´2500´50 мм) с лицевыми слоями из гипсоволокнистых плит, Стотерм-LG – тех же размеров с лицевыми слоями из ГВП и оцинкованного стального листа, Стотерм-A (1400´2000 мм) с лицевыми слоями из алюминиевых сплавов. Панели пригодны для устройства различных перегородок, применяются при строительстве административных зданий, холодильников, торговых зданий, складов, гаражей и других объектов.

Пенополиуретановая изоляция, используемая для новых стальных труб смешанного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения имеет l = 0,023 Вт/(м×К) и водопоглощение при кипячении в течение 90 мин не более 3,3 %. Полиуретановая изоляция рассчитана на длительное воздействие температуры до +130 °С и кратковременное – до +150 °С. Теплоизолированные трубы Æ 57–1020 мм производятся с гидроизоляционной полиэтиленовой оболочкой для подземной бесканальной прокладки, а Æ 57–1200 мм – с оболочкой из стальной оцинкованной ленты для канальной, тоннельной и подземной прокладки стен.

Фирма «Этека» (Москва) предлагает листовой и рулонный пенополиэтилен Вилатерм (r = 35 кг/м³, l = 0,035 Вт/(м×К)) для теплоизоляции полов, труб при температурах от -60 до +100 °С. Материал эластичен, биостоек, экологически безопасен, легко режется, штампуется, сваривается, склеивается, пригоден для вторичного использования. Изделия Вилатерм из пенополиэтилена горят лишь при непосредственном контакте с огнем, не выделяя токсичных веществ. Вилатерм совместим практически с любыми строительными материалами – древесиной, бетоном, гипсом, известью и другими, и используется для уплотнения стыков ограждающих конструкций сборных и монолитных зданий, для утепления оконных блоков, изоляции труб в системах холодного и горячего водоснабжения.

ООО «Стром-С» (Москва) предлагает отражающие тепло-, паро-, шумоизоляционные материалы из пенополиэтилена с одно- и двухсторонним покрытием из алюминиевой фольги, отражающей до 97 % лучистой энергии. Фольгоизолон (l = 0,037 Вт/м °С) рекомендуется при температурах от -60 до +100 °С, отличается биостойкостью и используется в жилищном, промышленном и гражданском строительстве для изоляции перекрытий, стен, полов, чердачных и подвальных помещений, воздуховодов и др.

Материалы Фольма-ткань и Фольма-холст, состоящие соответственно из слоя стеклоткани и стеклохолста, пенополиэтилена и слоя алюминиевой фольги толщиной до 5 мм, выпускаются размерами 0,82´40 м или 1,17´26 м и отличаются высокими тепло-, паро-, гидроизоляционными свойствами, стойки к воздействию ультрафиолетовых лучей, не подвержены коррозии, биостойки, выдерживают температуры от -60 до +100 °С и используются для изоляции стен, полов, потолков, кровель, мансард и подвалов, различных емкостей, трубопроводов, воздуховодов и др.

Отражающий Фольгопласт – это волокнистая сетка с одно- или двухсторонним покрытием из алюминиевой фольги. Он отражает до 97 % лучистой энергии, применяется при температурах -60 до +250 °С. Отпускается рулонами 0,84´20 м. Материал отличается прочностью на разрыв, технологичностью, биостойкостью, не выделяет вредных веществ, пригоден для гидро-, паро-, ветро-, теплоизоляции.

Известно и использование полистиролбетона в виде стеновых блоков и теплоизоляционных плит марок Д200-Д250 (l = 0,063¸0,079 Вт/(м×К), морозостойкость 10–15 циклов) для теплоизоляции стен, кровель, перекрытий, подвалов, чердаков и подъездов.

Ряд фирм специализируется на производстве и поставках теплоизоляционных материалов, изготовляемых из стекломинеральной ваты.

Одной из наиболее известных в этой области является продукция Урса на основе штапельного стеклянного волокна. Изделия Урса изготовляются в виде теплоизоляционных плит П-15 и П-20 (рис. 2.25).

Теплоизоляционные плиты Урса рекомендуются к применению в наклонных конструкциях и перегородках и позволяют обеспечить качественную изоляцию труднодоступных мест сопряжения конструкций, например, ската крыши и стен при утеплении изнутри помещения, в системах вентилируемых фасадов при утеплении снаружи, полов над холодными подвалами, чердачных и междуэтажных перекрытий, утепления фундаментов.

Фирмы «Урса» и «Изовер» среди прочих выпускают стекловолокнистые эластичные маты теплоизоляционные М-11Ф и ISTEC KIM-AL,оклеенные в заводских условиях слоем пароизоляции – алюминиевой фольгой (для изоляции саун) (рис. 2.26).

 

Рис. 2.26.Теплоизоляционные маты Урса* М-11 и М-11Ф

 

Все названные материалы хороши тем, что из-за высокой сжимаемости и упругости удобны при утеплении труднодоступных мест, узлов сопряжений конструкций, позволяют проводить теплоизоляционные работы силами одного человека. Благодаря упругости и эластичности плиты Урса можно легко и точно подогнать к наружной поверхности несущей стены. При стыковке боковые края плит проникают друг в друга, предотвращая образование тепловых мостиков.

Эффективны плиты марок П-20ГС и П-30ГС, обработанные гидрофобизирующим раствором для снижения водопоглощения и оклеенные стеклохолстом для ветрозащиты (рис. 2.27), имеют характеристики, приведенные в табл. 2.1.

 

Рис. 2.27. Фасад здания, утепленный плитами с ветрозащитой

 

Многие фирмы приступили к выпуску теплоизоляции для труб.
Трубная изоляция УРСА рассчитана на трубы с внешним диаметром
15–35 мм толщиной от 20 до 100 мм и температуру эксплуатации от -60 до +150 °С. Длина теплоизоляционных цилиндров 1200 мм, плотность 65 кг/м³. Уже названная фирма «Изовер» выпускает трубную изоляцию толщиной от 20 до 80 мм для труб с внутренним диаметром 12–324 мм, плотностью 75 кг/м³ и температурой эксплуатации до 200 °С (рис. 2.28).

Таблица 2.1

Технические характеристики продукции Урса

Показатели	Маты М-11	Плиты П-15	Плиты П-20	Плиты П-20ГС	Плиты П-30ГС
Плотность, кг/м3	9–13	13–16	18–26	18–26	28–35
Теплопроводность при t = 25 °С, Вт/(м×К), не более	0,042	0,041	0,038	0,043–0,048	0,042–0,046
Коэффициент паропроницаемости, кг/(м×г×Па)	–	–	–	0,53	0,52
Сжимаемость при нагруз­ке 2000 Па, % не более				–	–
Размеры, мм: длина	9000, 18000
ширина
толщина	50,10		50,100	50, 60, 70, 80, …220	40, 50, 60, 70, …200

 

 

Рис. 2.28. Теплоизоляционные цилиндры RS1 и RS1/ALU

 

Цилиндры RS1 без покрытия алюминиевой фольгой в местах опор и арматуры дополнительно закрепляют стальной оцинкованной проволокой или хомутами. Цилиндры RS1/ALU с покрытием из алюминиевой фольги, рекомендуемые для холодных водоводов, закрывают при помощи самоклеющейся пленки, находящейся на внутренней стороне фольги. Места примыкания соседних цилиндров заклеиваются фольгоскотчем с целью предотвращения проникновения водяных паров из окружающего воздуха и конденсации их на изолируемом объекте. Фольгоскотч можно использовать и в том случае, если по каким-либо причинам цилиндр плотно не закрывается.

При установке цилиндров недопустимо сильное сжатие стекловолокна, поскольку это может привести к раскрытию цилиндра в процессе эксплуатации. Конструкция изоляции выбирается в зависимости от температуры теплоносителя (рис. 2.29).

 

а В местах соединения труб в цилиндрах Урса необходимо вырезать часть материала	Угловое соединение	Дуговое сегментное соединение
б	в	г

 

Рис. 2.29. Соединения (а) и изоляция трубопроводов теплоизоляционными цилиндрами при температуре носителя: б – t > + 20 °С; в – t > +500 °С; г – t < + 20 °С и отрицательной; 1 – покрывной материал; 2 – цилиндр Урса; 3 – защита поверхности; 4 – трубопровод; 5 – приспособления, препятсвующие проскальзыванию цилинда (при необходимости); 6 – оцинковая проволока; 7 – высокотемпературная изоляция; 8 – алюминиевая фольга; 9 – антикоррозийное покрытие; t_rh – температура поверхности изолируемого объекта; r – радиус изолируемого объекта; P_i – парциальное давление пара в окружающей среде; P_rh – парциальное давление пара на границе слоев; P_s – давление насыщения в зависимости от температуры

 

Многие фирмы производят теплоизоляционные изделия не только из стекловолокна, но и из волокон различных горных пород (базальты и др.), которые более устойчивы к агрессивной среде.