Проблема выбора утеплителя для систем НВФ

Обязательный компонент любой системы теплоизоляции - утеплитель. От его способности выполнять теплозащитные функции в значительной степени зависят теплотехническая эффективность и эксплуатационная надежность фасадных конструкций.

Основными физико-техническими показателями, характеризующими свойства волокнистых теплоизоляционных материалов, являются: теплопроводность, паропроницаемость, влагостойкость, гидрофобность, плотность, прочность на сжатие при 10 % деформации, воздухопроницаемость, сжимаемость, упругость, горючесть, морозостойкость, биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

Какие из перечисленных характеристик относятся к категории наиболее значимых для теплоизоляционных материалов, применяемых в конструкциях навесных вентилируемых фасадов?

Ответить на этот вопрос мы попросили Александра Анатольевича Матвиевского, генерального директора компании “Максмир”.

- Комплекс требований, предъявляемых к теплоизоляционным материалам, определяется, прежде всего, условиями их работы в той или иной системе. Поэтому когда мы выбираем утеплитель для теплоизоляции строительных конструкций, мы должны понимать, воздействию каких внешних факторов будет подвергаться данный утеплитель в процессе эксплуатации. Для волокнистых материалов, применяемых в системах наружного утепления ограждающих конструкций, помимо теплотехнических показателей очень важна такая характеристика, как влагостойкость, т.е. изменение прочностных свойств конкретного образца под воздействием влаги, которая всегда присутствует и в конструкциях, и в воздухе.

Однако нельзя забывать о том, что в ненагруженных конструкциях наружного утепления стен с вентилируемым зазором теплоизоляционный материал подвергается аэродинамическим воздействиям, поэтому, на мой взгляд, одним из основных критериев выбора утеплителя для НФС должна быть воздухопроницаемость соответствующих изделий. Объясню почему.

В навесных фасадных системах с вентилируемым зазором утеплитель непосредственно контактирует с наружным воздухом. Если система спроектирована грамотно, то под воздействием ветрового и теплового напоров воздух в этом зазоре движется, причем не только под облицовкой, но и в самом теплоизоляционном слое. Использование в таких конструкциях материалов, обладающих большой воздухопроницаемостью, неизбежно приводит к значительному увеличению теплопотерь за счет конвекционного теплопереноса.

Изучением влияния конвекции на теплозащитные свойства конструкций навесных фасадных систем занимались специалисты ВНИИтеплоизоляция (г. Вильнюс) в 2001-2002 гг. Исследования показали, что теплопотери за счет конвекции могут достигать 20 %. Причем не исключена возможность их увеличения в 2-3 раза, если при монтаже не будет обеспечен максимальный контакт утеплителя и изолируемой поверхности. Особенно важен учет этого явления для V-VII ветровых районов и для зданий, имеющих отапливаемые помещения на высоте более 75 м от уровня земли (в любом ветровом районе).

Проведя соответствующие эксперименты (испытывалась только минеральная вата на основе базальтовых волокон), литовские ученые убедились в том, что при использовании плит плотностью порядка 80 кг/м³ проблемы с конвекцией дают о себе знать только в том случае, если изделия недостаточно плотно прижаты к стене. При этом теплопотери, возникающие именно за счет движения воздуха в щелях между изолируемой стеной и утеплителем, а не за счет воздухопроницаемости самой ваты, не превышают 5 %. Они предложили регулировать это расчетным коэффициентом теплопроводности.

Не так давно (в 2007 г.) специалисты НИИСФ (работы В.Г. Гагарина, В.В. Козлова и А.В. Садчикова) разработали методику определения воздухопроницаемости современных теплоизоляционных материалов, используемых в вентилируемых фасадах. По данной методике были определены характеристики воздухопроницаемости плит утеплителей из штапельного стекловолокна, минераловатных плит, плит утеплителей, кашированных стеклохолстом и ветрозащитной мембраной.

В ходе исследований были получены зависимости коэффициентов воздухопроницаемости теплоизоляционных материалов от их плотности и ориентации волокон. Конечно, зависимость одного параметра от другого не линейная. Все-таки минеральная вата - достаточно сложный объект для изучения, что во многом обусловлено особенностями ее макроструктуры: каркас, образованный минеральными волокнами, скрепленными в процессе тепловой переработки в изделие с заданными свойствами. Тем не менее, эти зависимости позволяют с достаточной для инженерной практики точностью говорить о том, что при использовании в НФС минераловатных изделий плотностью не ниже 80 кг/м³ тепловые потери за счет конвекции не будут превышать 2-3 %.

На сегодняшний день мы еще продвинулись в этом направлении и уже можем аргументировано доказать, что применение минераловатных плит плотностью более 80 кг/м³ и воздухопроницаемостью не более 35х10-6 м³/м∙с∙Па (по ГОСТ РЕН 29053) будет гарантированно обеспечивать требуемое сопротивление воздухопроницанию фасадных конструкций, разумеется без дополнительной ветрозащиты. Добавлю стартовое, поскольку сегодня мы не можем судить о том, как будет меняться этот показатель в процессе эксплуатации.

За счет чего может произойти изменение воздухопроницаемости? Только за счет эмиссии волокон утеплителя, то есть уменьшения количества волокна на единицу объема. Однако на сегодняшний день экспериментально никем не доказано, что подобное явление вообще существует. По сути, это такое научное направление, с которым может справиться НИИ строительной физики при соответствующем финансировании и осознании этих проблем заказчиками, которые хотят те или иные материалы применять в навесных фасадных системах. Сегодня уже есть понимание того, какие физические процессы протекают в толще конструкции, с какой скоростью движется воздух в вентилируемом зазоре и внутри теплоизоляционного слоя и т.д. Исходя из этих условий, уже можно проводить соответствующие исследования и получать характеристики.

Согласно СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” значение воздухопроницаемости наружной стены, в том числе стены с вентилируемым фасадом, не должно превышать 0,5 кг/(м²∙ч). Нормируемое сопротивление воздухопроницанию многослойных ограждающих конструкций можно обеспечить, либо применяя в теплоизоляционном слое менее воздухопроницаемый утеплитель, либо увеличивая сопротивление воздухопроницанию путем устройства дополнительного слоя в виде ветрогидрозащитной мембраны. В силу разных причин, как объективного, так и субъективного характера, мы пошли по второму пути и в результате столкнулись с проблемами, обусловленными пожарно-техническими характеристиками мембранных материалов. На самом деле проблемы-то особенной и нет по одной простой причине: необходимо с учетом имеющихся знаний вернуться к применению менее воздухопроницаемой теплоизоляции, а воздухопроницание конструкций в проблемных зонах регулировать применением минеральной ваты, способной выполнять ветрозащитные функции, например, плотностью 185 кг/м³. То есть мы должны уйти от идеи обеспечения требуемой воздухопроницаемости путем применения ветрозащитных пленок и решать проблему сокращения тепловых потерь от конвекции при помощи утеплителя с соответствующими характеристиками, вот и все.

Понятно, что в этом случае стоимость теплоизоляции увеличится. Но расчеты показывают, что в стоимости всей навесной фасадной системы данное удорожание несущественно. По сути, оно составляет максимум 2 % и может быть легко достижимо путем проведения тендеров или переговоров с поставщиками минеральной ваты. Причем это может быть как однослойное, так и двухслойное решение. Можно остановиться и на двухслойном варианте, как на более актуальном для условий России, где точно разрезать плиту могут только опытные и квалифицированные монтажники. В принципе двухслойное утепление оправдывает себя только потому, что существует необходимость гарантированно перекрыть мостики холода, возникающие по причине низкой культуры строительства. По-хорошему, можно и нужно применять однослойное решение, как более технологичное. Поскольку воздухопроницаемость стыков минераловатных плит сравнима с воздухопроницаемостью самой плиты, то при грамотном выполнения монтажа однослойная теплоизоляция позволяет обеспечить не менее эффективную тепловую защиту ограждающих конструкций.

На мой взгляд, сегодня необходимо принять нормативный документ соответствующего уровня, который бы устанавливал требования к утеплителям по воздухопроницаемости и определял условия, при которых без ветрозащиты действительно нельзя обойтись. Тогда это будут ориентиры и для производителей ветрозащитных пленок, в том числе и несгораемых, которые могут появиться на рынке. Мы считаем, что требование по воздухопроницаемости должно войти в ГОСТ по минеральной вате, чтобы потребитель четко понимал, что стоит за названиями типа “венти”. На мой взгляд, это абсолютно обоснованное требование. Учет показателей воздухопроницаемости при выполнении соответствующих расчетов позволит обеспечить более надежную работу фасадной конструкции, а стало быть, повысить энергоэффективность тех зданий, в которых мы с вами живем.