Стоит ли экономить на утеплении?

Александр Матвиевский,
Нина Умнякова.

Обеспечение теплоизоляционных характеристик вновь возводимых ограждающих конструкций коттеджей

Начиная строительство, владелец будущего коттеджа должен задумываться не только над архитектурным обликом и планировкой своего дома, но и о грядущих расходах, связанных с эксплуатацией здания, в том числе и о затратах на отопление.

На протяжении последних десятилетий в пригородной зоне чаще всего строили дома из бруса или бревен, каркасные домики и коттеджи с кирпичными стенами толщиной не более чем в 2 кирпича. Низкий уровень теплозащиты таких домов вынуждал владельцев затрачивать на отопление значительные средства или отказываться от проживания за городом в холодное время года.

В начале 2000 года вступили в силу новые требования к теплозащите ограждающих конструкций. Есть ли смысл владельцам частных коттеджей тратить средства на дополнительное утепление дома, соответствующее современным требованиям теплозащиты? Ответ на этот вопрос можно получить, сравнив теплопотери домов, утепленных в соответствии со старыми и современными требованиями.

Обогреть дом при таких теплопотерях возможно при мощности системы отопления 30 кВт. (Таблица N1.)

Таблица N1. Теплопотери типового 2-этажного дома с мансардой общей площадью 205 м2, утепленного в соответствии с прежними нормами

Требуемая мощность системы отопления для обогрева дома с современным уровнем теплозащиты понизилась до 15 кВт. (Таблица N2.)

Таблица N2. Теплопотери типового 2-этажного дома с мансардой общей площадью 205 м2, утепленного в соответствии с новыми требованиями

Из этого примера видно, что устройство хорошей теплозащиты позволяет экономить до 50% энергии, расходуемой на отопление. По этой причине целесообразность единовременного вложения средств в утепление дома не вызывает сомнений; в противном случае владельцу долгие годы придется обогревать не только свой дом, но и улицу.

Хорошее утепление дома важно не только с финансовой точки зрения. Мы все стремимся за город, чтобы подышать свежим воздухом, незагрязненным сажей и оксидами азота. Уменьшение расхода сжигаемого топлива в 2 раза резко сокращает количество выбросов в атмосферу, поэтому повышение уровня теплозащиты жилых зданий позволяет существенно улучшить экологическую обстановку.

Немного о теплопередаче

Стены, кровля и окна называются наружными ограждающими конструкциями здания потому, что они ограждают жилище от различных атмосферных воздействий - низких температур, влаги, ветра, солнечной радиации.

При образовании разности температур между внутренней и наружной поверхностями ограждения, в материале ограждения возникает тепловой поток, направленный в сторону понижения температуры. При этом ограждение оказывает большее или меньшее сопротивление Ro тепловому потоку. Конструкции с большим Ro имеют лучшую теплозащиту. Нормирование теплозащитных свойств наружных ограждений производится в соответствии со строительными нормами СНиП II-3-79* (выпуск 1998 г.) с учетом средней температуры и продолжительности отопительного периода в районе строительства (СНиП 23.01-99 'Строительная климатология'). Не вдаваясь в подробности, укажем лишь, что для Москвы и Московской области приведенное сопротивление теплопередаче Ro ограждающих конструкций должно быть не менее 3,2 м² °С/Вт. (Таблица N3)

Таблица N3. Сопротивление теплопередаче R_o различных видов ограждающих конструкций

* конструкции стен с сопротивлением теплопередаче RQ =3,2 м² °С/Вт и более соответствуют современному уровню теплозащиты для Москвы и Подмосковья

Теплозащитные свойства стены зависят от ее толщины δ и коэффициента теплопроводности материала λ, из которого она построена. Если стена состоит из нескольких слоев(например, кирпич-утеплитель-кирпич), то ее термическое сопротивление будет зависеть от толщины δ_i и коэффициента теплопроводности материала λ_i каждого слоя.

Способность материала проводить тепло характеризуется коэфициентом λ. Чем хуже материал проводит тепло, тем ниже коэфициент λ того материала. (Таблица N4).

Таблица N4. Коэффициенты теплопроводности λ различных материалов

Теплозащитные свойства ограждающих конструкций сильно зависят от влажности материала. Подавляющее большинство строительных материалов содержит определенное количество мельчайших пор, которые в сухом состоянии заполнены воздухом. При повышении влажности поры заполняются влагой, коэффициент теплопроводности которой в 20 раз больше, чем у воздуха, что приводит к резкому снижению теплоизоляционных характеристик материалов и конструкций. Поэтому в процессе проектирования и строительства коттеджей необходимо предусмотреть мероприятия, препятствующие увлажнению конструкций атмосферными осадками, грунтовыми водами и влагой, образующейся в результате конденсации водяных паров, диффундирующих через толщу ограждения.

При эксплуатации домов, в результате воздействия внутренней и наружной среды на ограждающие конструкции, материалы находятся не в абсолютно сухом состоянии, а имеют несколько повышенную влажность. Это приводит к увеличению коэффициента теплопроводности материалов λ и снижению их теплоизолирующей способности. Поэтому при оценке теплозащитных характеристик конструкций необходимо использовать реальное значение коэффициента теплопроводности в условиях эксплуатации, а не в сухом состоянии. (Таблица N5)

Таблица N5. Коэффициенты теплопроводности λ различных материалов

Как известно, влагосодержание теплого внутреннего воздуха выше, чем холодного наружного. По этой причине диффузия водяных паров через толщу ограждения всегда происходит из теплого помещения в холодное.

Если с наружной стороны ограждения расположен плотный материал, плохо пропускающий водяные пары, то часть влаги, не имея возможности выйти наружу, будет скапливаться в толще конструкции. Если у наружной поверхности расположен материал, не препятствующий диффузии водяных паров, то вся влага будет свободно удаляться из ограждения. (Рис. 1)

При проектировании коттеджа необходимо учитывать тот факт, что однослойные стены толщиной 400-650 мм из кирпича, керамических камней, мелких блоков из ячеистого бетона или керамзитобетона обеспечивают сравнительно невысокий уровень теплозащиты (приблизительно в 3 раза меньше требуемой).

Высокими теплоизоляционными характеристиками, соответствующими современным требованиям, обладают трехслойные ограждающие конструкции, состоящие из внутренней и наружной стенок из кирпича или блоков, между которыми размещен слой теплоизоляционного материала. Внутренняя и наружная стенки, соединенные гибкими связями в виде арматурных стержней или каркасов, уложенных в горизонтальные швы кладки, обеспечивают прочность конструкции,а внутренний (утепляющий) слой - требуемые теплозащитные параметры. Толщина утепляющего слоя выбирается в зависимости от климатических условий и вида утеплителя.(Рис.2)

Из-за неоднородной структуры трехслойной стены и применения материалов с различными теплозащитными и пароизоляци-онными характеристиками в толще конструкции может образовываться конденсационная влага, наличие которой снижает теплоизоляционные свойства ограждения. Поэтому при возведении трехслойных стен следует предусмотреть их защиту от увлажнения. (Таблица N6)

Таблица N6. Защита конструкций от увлажнения

Причина увлажнения	Способы защиты	Виды конструкций
Диффузия водяных паров из внутренних помещений наружу через стены	внутренняя стенка (1) трехслойной стены всегда должна быть толще наружной (2); плотные материалы (3) в многослойных стенах всегда располагают ближе к внутренней поверхности,а более пористые (4) ближе к наружной; наружную стенку (2) трехслойного ограждения лучше выполнять из менее плотного материала; при расположении плотных материалов (5) у наружной стороны трехслойной конструкции следует предусмотреть вентилируемую воздушную прослойку (6) с 'холодной' стороны утеплителя; для удаления влаги из стены воздушную прослойку (6) устраивают ближе к наружной поверхности стены; для обеспечения свободного удаления влаги из толщи конструкции пароизоляцию (7) устраивают с 'теплой' (внутренней) стороны утеплителя
Атмосферные осадки	устройство карнизов (8), выступающих над фасадом на 400-500 мм;
Капилярный подсос грунтовой влаги	устройство отмостки (9) вокруг здания; Устройство горизонтальной гидроизоляции (10) в нижней части стены вышеуровня земли и ниже перекрытия первого этажа отделка наружной поверхности стен паропроницаемыми водостойкими материалами (отделочный кирпич, известковая штукатурка, виниловая вагонка (сайдинг)

Дома со стенами из кирпича и мелких блоков

Для возведения трехслойных каменных стен можно применять обыкновенный глиняный, силикатный и пустотный кирпич, а также керамические камни, ке-рамзитобетонные блоки и блоки из ячеистого бетона. В качестве утеплителя используют плиты из минеральной ваты на основе базальтового волокна,плиты из стекловаты и другие теплоизоляционные материалы. Толщина утепляющего слоя зависит от материала стены, ее толщины, вида утеплителя и может приниматься в соответствии с приведенными таблицами. (Таблица N7 и N8).

Таблица N7. Стены из кирпича. (См. рис. 4)

Таблица N8. Стены из мелких блоков. (См. рис. 5)

Внимание! Если внутренняя стена выполнена из ячеистого бетона, не следует использовать для возведения наружной стены керамзитобетон-ные блоки, поскольку это приведет к увлажнению утеплителя конденсационной влагой.
(Таблица N9).

Таблица N9. Стены из мелких блоков и отделочного кирпича. (См. рис. 6)

Шлакобетонные блоки интенсивно впитывают влагу и очень медленно высыхают, поэтому их лучше не применять. Силикатный кирпич можно использовать в качестве строительного материала для стен только при наличии надежной горизонтальной гидроизоляции здания. Его нельзя применять для кладки цоколя, фундаментов и стен помещений с повышенной влажностью (бассейны, бани и т.п.).

Внутренние и наружные стенки трехслойных ограждающих конструкций соединяют специальными связями. Обычно для этого используются штыри из арматуры диаметром не менее 6 мм, металлические скобы, а также недавно появившиеся стеклопла-стиковые связи. Металлические закладные детали должны быть выполнены из нержавеющей стали или иметь антикоррозийное покрытие. Гибкие связи укладывают в швы кладки на глубину 60-80 мм на расстоянии 600 мм друг от друга по вертикали и 500-1000 мм по горизонтали из расчета 0,6-1,2 см² связей на 1м² поверхности стены (2-5 штырей на 1м²). (Рис.7).

С целью защиты ограждающих конструкций от увлажнения капиллярной грунтовой влагой обязательно устраивается горизонтальная гидроизоляция выше уровня земли на 150-200 мм. Для этого горизонтальную поверхность фундамента выравнивают цементным раствором, на который укладывают гидроизоляционный материал. В качестве гидроизоляции лучше всего использовать влагозащитную полиэтиленовую мембрану DPC фирмы 'Монарфлекс', а также традиционные битумные материалы: рубероид, гидроизол, ги-дростеклоизол, бикрост, бикроэласт, ирмаст.

Горизонтальную гидроизоляцию устраивают на всю толщину стены, с перехлестом полотнищ на 100 мм. Для защиты утеплителя от увлажнения предусматривают фартук из гидроизоляционного материала.(Рис. 8).

Если выступающая над землей часть ленточного фундамента (цоколь) шире, чем наружная стена, то выступающую часть цоколя защищают от влаги сливом из оцинкованной стали.

В домах с трехслойными стенами балки и плиты перекрытий должны опираться на внутреннюю часть ограждения, не заходить в толщу утеплителя и не создавать 'мостиков холода'.(Рис. 9).

Дополнительные потери тепла происходят через участок наружной стены, находящейся за отопительным прибором. Поэтому целесообразно утеплить радиаторную нишу со стороны помещения. Наибольший эффект даст установка в нише теплоизоляционного материала, покрытого блестящей алюминиевой фольгой. Между блестящей поверхностью фольги и радиатором предусматривают воздушный зазор толщиной 25 мм.(Рис. 10).

Если ширина зазора между стеной и радиатором недостаточна для монтажа утеплителя, можно ограничиться устройством на внутренней поверхности радиаторной ниши отражающего экрана из фольги или паро-изоляционного материала с блестящей поверхностью. Для этой цели пригоден, например, паронепроницаемый материал 'поликрафт' фирмы 'Монар-флекс'. Он защитит утеплитель от увлажнения водяными парами, содержащимися в атмосфере помещения, а его блестящая поверхность станет препятствием для потока инфракрасного излучения.

Не следует устанавливать отопительный прибор вплотную к стене или непосредственно на пол. Необходимо предусмотреть воздушный зазор между радиа тором и стеной не менее 25 мм, основанием прибора и полом - 40 мм, верхней поверхностью радиатора и подоконной доской - 50 мм. (Рис. 11).

Деревянные брусовые и каркасно-щитовые дома

В качестве утепляющего материала деревянных стен используются плиты из минеральной ваты на основе базальтового волокна или плиты из стекловаты, которые укладывают в пространство между стойками. Стойки каркаса устанавливают на нижнюю обвязку с шагом порядка 600 мм. Наружную сторону утеплителя необходимо укрыть от продувания ветром при помощи рулонного паропроницаемого гидроизоляционного материала (стеклохолст или стеновой 'Тайвек'). С внутренней стороны утеплитель нужно защитить от увлажнения пароизоляцион-ным материалом (армированная полиэтиленовая пленка, паро-изол). Наилучший результат достигается в случае использования фольгированного пароизоляционного материала('поликрафт' фирмы Монарфлекс). Благодаря наличию слоя блестящей алюминиевой фольги материал не только препятствует проникновению водяных паров в утеплитель, но и отражает внутрь помещения часть теплового потока, проходящего через стену наружу. Внутренняя поверхность стены обшивается гипсокартонными листами, вагонкой и т.п. (Таблица N10 и 11).

Таблица N10. Деревянные стены из бруса. (См. рис. 12)

Таблица N11. Деревянные каркасные дома. (См. рис. 13)

В деревянных домах из бревен, бруса и в каркасных домиках горизонтальная гидроизоляция должна быть выполнена с особой тщательностью. Для этого между цоколем и каркасной стеной устраивают гидроизоляцию - мембрану DPC, гидростеклоизол, рубероид, бикроэласт. (Рис.14)

При толщине цоколя большей, чем толщина стены, для отвода влаги предусматривают слив из оцинкованной стали. Его укладывают на деревянную доску толщиной 25 мм. Доска опирается на бруски, уложенные на цоколь поверх гидроизоляции с шагом 500-600 мм. (Рис. 15).

Для исключения возможности увлажнения утеплителя в трехслойных стенах можно предусмотреть устройство воздушной прослойки толщиной 60 мм. Для защиты утеплителя от продувания устанавливают ветрозащитный паропроницаемый материал - стеклохолст или стеновой 'Тайвек HD' на 'холодной' поверхности утеплителя со стороны воздушной прослойки. Можно использовать готовые утепляющие плиты, кашированные ветрозащитным материалом.

Для вентиляции воздушной прослойки устраивают специальные продухи в нижней и верхней части стены. Площадь вентиляционных отверстий принимается из расчета 75 см² на каждые 20 м² поверхности стены. Для организации отверстий можно использовать пустотный кирпич, положенный на ребро таким образом, чтобы воздушная прослойка сообщалась с наружным воздухом, или не все вертикальные швы в нижнем ряду кладки заполнять цементным раствором.