Утепление стен снаружи: теплоизоляция фасада частного дома

СОДЕРЖАНИЕ

Важным фактором при возведении здания является стоимость его содержания. Этот вопрос возникает наиболее остро для тех людей, кто планирует жить в нем долго. Хочет вырастить в нем своих детей, встретить старость. На протяжении жизни у человека складывается разный уровень дохода, бывают как безмятежные, так и сложные времена. И потому, постройку экономичного энергосберегающего жилья можно рассматривать в качестве инвестиций в будущее. Такая постройка не будет непосильным бременем, напротив, поможет пережить любые кризисы и невзгоды. Станет надежной опорой для своих владельцев.

Стоимость содержания постройки зависит от:

Налога на недвижимое имущество (определяется кадастровой стоимостью)

Качества используемых материалов (в основном фасад, крыша и окна)

Энергоэффективности постройки (минимум затрат на отопление и охлаждение)

Пенопласт является наиболее доступным и популярным видом теплоизоляции в нашей стране. Благодаря своим характеристикам этот мат-л используется повсеместно, от изготовления упаковки до авиационной промышленности. Свойства пенопласта хорошо изучены, химический состав прост и понятен, а физико-механические параметры проверены десятилетиями. Пенопласт – это общее название для всех полимеров схожей структуры. Для утепления зданий используют одну из его разновидностей – пенополистирол, или вспененный полимер стирол.

Пенополистирол (ППС) получают из химического вещества – стирола, гранулы которого наполняют природным газом (изопентан или пентан) и растворяют в нагретом паром полимере. В результате температурного расширения гранулы увеличиваются в объеме до тех пор, пока не заполнят собой всю форму, в которой находятся. Дальнейший нагрев спекает газонаполненные гранулы в единую массу. В промышленности основной компонент стирол, получают из этилбензола, органического вещества относящегося к классу углеводородов. Выпускается в форме плит. Пенополистирольными плитами утепляют фасады, цокольные этажи, перекрытия и крыши. Используют в качестве изоляционной прослойки между различными мат-ми. Пенополистиролом утепляют дверные и оконные откосы, обкладывают вентиляционные шахты.

Пенополистирольные плиты EPS применяют согласно ГОСТ 15588-86 для утепления стен и крыш жилых домов. Классифицируются как плиты ПСБ - пенополистирол суспензионный беспрессовый без антипирена. И плиты ПСБ-С – пенополистирол суспензионный беспрессовый самозатухающий с антипиреном. В зависимости от предельной плотности существуют следующие марки пенопласта: ПСБ-15, ПСБ-25, ПСБ-35 и ПСБ-50, где цифровой индекс это значение плотности в кг/м³. Длина плит: 0,9-5 м. Ширина: 0,5-1,3 м. Толщина: 0,02-0,5 м. Плиты ПСБ паропроницаемы – 0,05 мг/м*ч*Па. Обладают низкой теплопроводностью – 0,038-0,043 Вт/(м•К) и незначительным водопоглощением – 1,8-3%. Класс ПСБ-С с добавлением антипирена является трудновоспламеняемым самозатухающим видом EPS. Время горения составляет не более 4 секунд до момента затухания.

Экструдированный пенополистирол XPS отличается от обычного EPS высокой прочностью на сжатие. Более низкой теплопроводностью 0,029-0,034 Вт/(м•К) и водопоглощением всего 0,2-0,4%. К тому же, экструдированный пенополистирол более легкий. Такие характеристики утеплителя достигаются благодаря иному способу его получения. Смешивание и вспенивание гранул стирола происходит при постепенном увеличении температуры с давлением. Вещество продавливается через специальный формующий инструмент, происходит экструзия материала. Процесс экструзии создает полистирол с новыми прочностными качествами, диаметр ячеек составляет 0,1-0,2 мм.

Экструдированный пенополистирол обладает повышенной стойкостью к механическим повреждениям, его можно использовать для изготовления несущих конструкций, применять в качестве основания и утеплителя для автомобильных и железных дорог, стадионов, ледовых арен. В малоэтажном стр-ве XPS утепляют железобетонные фундаменты, плоские и эксплуатируемые крыши, перекрытия.

Минеральная вата ВМ представляет собой мягкий материал с волокнистой структурой. В зависимости от основного вещества из которого изготавливают ВМ, структура волокон может быть разнонаправленной: горизонтально-слоистой, вертикально-слоистой, гофрированной или пространственной. Диаметр волокна достигает 3-х микрометров (0,003 миллиметра). Это в десять раз меньше человеческого волоса. Основные компоненты для производства минеральной ваты изверженные горные породы габбро-базальтовой группы и подобные им. Поэтому второе название минваты – каменная или базальтовая вата. Химический состав каменной ваты: диоксид кремния (45-55%), оксид алюминия (14-20%), оксид кальция (7-11%), окислы железа (5-14%), оксид натрия и калия (3-8%).

Производство минеральной ваты начинается с расплавки горных пород, при температуре 1000-1500˚С. Жидкий камень заливают в специальные центрифуги, в которых установлены металлические перфорированные пластины. Под действием центробежной силы расплавленное вещество проходит через микроотверстия в пластинах и вытягивается (выдувается) в тонкие нити. В остывающее сырье добавляют специальные добавки из карбонатных пород и пластификаторы. Они придают базальтовой вате необходимый модуль кислотности. Чем выше модуль, тем прочней и долговечней структура ваты. Для связки волокон между собой используют особые связующие составы. Могут быть композиционные, битумные, бентонитовые, синтетические. Полученные волокна отправляют в камеру тепловой обработки, где при температуре 200-300˚С они проходят стадию полимеризации. Последний этап – формовка, нарезка и упаковка. ВМ выпускается в виде матов, рулонов, и листов.

Характеристики и свойства минеральной ваты зависят от ее вида и марки. Для базальтовой ваты согласно новому ГОСТ 4640-2011 определяются следующие марки по плотности: ВМ-35, ВМ-50, ВМ-70. Где цифровое значение обозначает максимальную плотность утеплителя в кг/м³. Модуль кислотности не менее 1,4-2 рН. Средний диаметр волокна 3-8 мкм. Теплопроводность – 0,038-0,040 Вт/(м•К), влажность – 1%, средняя паропроницаемость – 0,25-0,35 мг/м*ч*Па. Толщина ВМ 50-200 миллимитров. Размеры утеплителя зависят от назначения и у разных производителей могут отличаться.

Каменная вата не является на 100% экологически безопасной, как это преподносят некоторые производители. Уже более 20-ти лет идут споры о целесообразности ее использования. Всему виной пыль и фенолформальдегидные смолы, входящие в состав добавок в качестве связующего вещества для волокон. Со временем волокна имеют свойство расслаиваться и выветриваться. Международное агентство по изучению рака в 2002 году классифицировало минеральные волокна как вещество вероятно канцерогенное для человека, группа – 2Б. Микроволокна попадая в легкие из организма уже не выводятся. Производители ВМ в  некоторых странах прекратили выпуск продукции из-за экологических ограничений.

Тем не менее, за последнее десятилетие крупные европейские компании перешли на новые стандарты. Стали внедрять инновационные технологии, позволяющие значительно снизить вредный фактор. В число таких компаний входит несколько Российских. Добиться этого стало возможным благодаря использованию органических соединений в связующих компонентах и проведению частых лабораторных исследований. Выбирая утеплитель обращайте внимание на сертификаты и испытания, которые предоставляет завод-изготовитель. Цена минеральной ваты с высокими экологическими нормами значительно дороже. Учитывайте это если выбрали ВМ для утепления фасада или крыши.

Каждый человек решивший построить энергосберегающее жилье задается вопросом: «какой утеплитель выбрать? От каких критериев отталкиваться кроме личных предпочтений и сравнения характеристик материалов? Чем руководствоваться и как не ошибиться в своем выборе?» На все эти вопросы существует только один единственный ответ: выбор утеплителя необходимо осуществлять на основании теплотехнических расчетов.

Требования по сопротивлению теплопередаче [R > Rс, Rэ, Rт]:

• Санитарно-гигиенические требования [Rс] - 1.01
• Нормируемое значение поэлементных требований [Rэ] - 1.47
• Базовое значение поэлементных требований [Rт] - 2.34

Как можно судить по представленным выше графикам и значениям теплопроводности, камень ракушечник при толщине стены «в полтора камня» – 570 миллиметров, по тепловой защите удовлетворяет только санитарно-гигиеническим требованиям. Толщина – 380 не проходит ни по одному параметру. А стены из ракушки «в пол камня» – 180 миллиметров и вовсе, в диапазоне 0-5˚С приобретают потенциальную точку росы в середине кладки. Однако такие показатели ракушечника не стоит считать его критическими недостатками. Нормируемое и базовое значения поэлементных требований необходимо рассматривать как рекомендации по дополнительному утеплению ограждающих конструкций. Стены из крымского известняка толщиной «в камень» способны сохранять тепло и без дополнительного утепления. Хотя по современным меркам такое здание вряд ли можно назвать энергосберегающим. Относительно низкое сопротивление теплопередаче у известняка-ракушечника объясняется его высокой средней плотностью 2100 кг/м³.

Камень-ракушечник обладает сравнительно неплохими характеристиками по теплопроводности и паропроницаемости. В здании из известняка можно комфортно жить даже без дополнительного утепления. Однако мы поставили себе цель – определить наиболее удачную, энергосберегающую конструкцию. Которая обойдется не дорого и в процессе эксплуатации будет экономить семейный бюджет. Начнем анализ со сравнения ограждающих конструкций (разной толщины) отштукатуренных цементно-перлитовым раствором плотностью 800 кг/м³ и утепленных фасадным пенопластом ПСБ-25 толщиной 50 и 100 миллиметров.

Оптимальным решением по утеплению ракушечника пенопластом можно считать следующую конфигурацию: камень – 180 мм, цементно-перлитовая штукатурка 800 кг/м³ – 30 мм, пенополистирол ПСБ-С-25 – 100 мм. Такая многослойная ограждающая конструкция обойдется вдвое дешевле стен «в камень». Энергоэффективность которых выше всего (!) на 10%. Для сравнения: показатель теплопотери данной конструкции через 1 м² – 21,08 против 56,35 (кВт*ч) у конструкции толщиной 570 миллиметров без утепления. Разница 37%.

Минеральную вату вполне заслуженно считают лучшим утеплителем среди современных материалов. Давайте посмотрим, как изменятся показатели каркаса здания из ракушечника, если его "обернуть" в каменную вату плотностью 25-45 кг/м³ ? Сможет ли легендарный утеплитель составить конкуренцию пенополистиролу? Ниже, в таблицах рассматривается трехслойная конструкция: камень, штукатурка, утеплитель. В качестве штукатурки используем классический цементно-песчаный раствор.

Требования по сопротивлению теплопередаче [R > Rс, Rэ, Rт]:

• Санитарно-гигиенические требования [Rс] - 1.01
• Нормируемое значение поэлементных требований [Rэ] - 1.47
• Базовое значение поэлементных требований [Rт] - 2.34

Из графиков видно, сопротивление теплопередаче у газобетона очень высокое. Оптимальной толщиной можно считать стены в 300 мм. Потеря тепла за отопительный сезон составит порядка 19-33 кВт/ч. Что является очень хорошим показателем даже при отсутствии дополнительного утепления. Тем не менее, добавим сюда определенный процент потери тепла от остальных конструкций (фундамент, крыша, окна) и получим теплое, но все-таки еще не достаточно энергосберегающее здание. Более низкая теплопередача у газоблока в сравнении с камнем-ракушечником объясняется его структурой. Газобетон имеет плотность 500 кг/м³, что в 4,2 раза меньше чем у ракушки. Пористость блока 65% против 25% у ракушечника.

Несмотря на свое бесспорное преимущество перед ракушечником, газобетон имеет один существенный недостаток (кроме цены) более высокое водопоглощение. Газосиликатный блок в 2 раза хуже переносит замачивание. А это означает что мокрые стены снизят сопротивление теплопередаче ни в два раза, а на порядок. Как видно из Таблицы №9 слой штукатурки с наружной стороны кладки создает предпосылки к образованию точки росы и потенциальному конденсату пара, при понижении температуры воздуха снаружи. Поэтому теплотехнический расчет стен из газобетона с утеплением должен быть обязательным пунктом в проектировании энергосберегающего здания. Дальше мы рассмотрим примеры таких расчетов.

Сравним эффективность газобетонных стен D-400 утепленных пенопластом ПСБ-15 толщиной 50 и 100 мм. В качестве слоя штукатурки в расчетах применим поризованный гипсоперлитовый раствор 400 кг/м³. 

Полученные коэффициенты теплопроводности газоблока в сочетании с пенопластом выше всяких похвал. Даже самые тонкие стены утепленные ПСБ - 50 мм показали высокий результат. А конфигурацию 200+7+100 можно считать оптимальным решением по соотношению цена/качество. Но применять пенополистирол для газосиликатных блоков мы категорически не рекомендуем! И вот почему: паропроницаемость ячеистого бетона на порядок выше чем у пенопласта, поэтому водонасыщенный пар легко проникая через стены задерживается утеплителем. Происходит чрезмерное насыщение паром ограждающей конструкции. А в месте разности температур и давления появляется точка росы. На стыке двух мат-лов мы получаем конденсирование влаги. Как следствие замачивание наружных стен. Этот процесс хорошо иллюстрирует схема ниже.

Сравним эффективность D-400 разной толщины, отштукатуренного поризованным гипсоперлитовым раствором 400 кг/м³, утепленного минватой 25-45 400 кг/м³ толщиной 50 и 100 мм.

Как говорится: "комментарии излишни". Мы получили энергоэффективные конструкции стен без точки росы и конденсата. С точки зрения стоимости и потенциала энергосбережения оптимальный вариант – это "сэндвич" 200+7+100 с коэффициентом 4,65. Потеря тепла за время отопительного сезона составит всего 13,82 кВт*ч через 1 м². Наиболее бюджетное, но вполне эффективное решение схема 200+7+50. По своей эффективности и стоимости она сопоставима с конструкцией из ракушечника 380+30+100. Коэффициент - 3,34 против 3,4 соответственно.

ВЫВОДЫ