Так, к примеру, слой минераловатного утеплителя толщиной 50мм по своим теплоизоляционным свойствам сравним со сплошной кирпичной кладкой толщиной 890 мм. В современном строительстве находят применение широкий спектр теплоизоляционных материалов, различающихся физико-химическими свойствами и, соответственно, технико-эксплуатационными характеристиками. По структуре твердой основы теплоизоляционные материалы можно четко разделить на волокнистые (природным прототипом которых является дерево или хлопок) и ячеистые (по сути своей – твердые пены).
В волокнистых материалах, как правило, используется твердая основа минерального происхождения - это могут быть базальтовые горные породы или стекло. А в ячеистых (вспененных) материалах могут использоваться как минеральные компоненты, так и органические полимеры. В этой группе наибольшее распространение получили теплоизоляционные материалы на основе пенополистирола (вспененного или экструдированного), пенополиуретана, пенобетона, вспененного стекла и т.п.
Каждое конкретное теплотехническое решение предъявляет к теплоизоляционному материалу набор специфических требований, зависящих от условий его эксплуатации. В соответствии с этими требованиями и осуществляется выбор типа материала.
Мы рассмотрим наиболее распространенные решения для уменьшения теплопотерь через наружные стены, окна, внутренние стены и перекрытия и укажем подходящие для этих решений теплоизоляционные материалы и технологии.
Теплоизоляция внешних стен
Обзор возможных решений для утепления внешних стен начнем с наиболее простой схемы с расположением теплоизоляционного слоя на внутренней поверхности несущих конструкций. Такой способ утепления порой представляется единственно возможным, например, в зданиях со сложными в архитектурном плане фасадами, представляющими художественную или историческую ценность. В данном случае теплоизоляционные мероприятия могут быть произведены избирательно, только в некоторых помещениях здания и с относительно небольшими финансовыми затратами. Однако, в таком способе теплоизоляции есть и негативные стороны. Прежде всего, это некоторое уменьшение полезной площади помещений. Кроме того, данный способ утепления подразумевает специальные мероприятия (пароизоляция, воздушные зазоры), препятствующие конденсации водяного пара в ограждающей конструкции.
Следующие схемы утепления - с расположением теплоизоляционного слоя снаружи несущей стены. Они применимы для теплоизоляции вновь возводимых и реконструкции ранее построенных зданий и предусматривают устройство многослойных фасадных систем, которые значительно улучшают температурно-влажностный режим существующих наружных ограждений. Монтаж таких систем возможно проводить даже без отселения жильцов.
Система наружного утепления «мокрого» типа с тонкой штукатуркой состоит из нескольких последовательно накладываемых слоев: утеплителя, крепящегося на несущую конструкцию, клеевого состава с армирующей стеклопластиковой сеткой, базового и декоративного слоев штукатурки. Эта система предъявляет повышенные требования к таким свойствам утеплителя как водопоглощение и теплопроводность. Поэтому в качестве утеплителя здесь используются минераловатные плиты из базальтового волокна, вспененный пенополистирол и реже - плиты из экструдированного пенополистирола.
Несколько отличается от вышеописанной система с толстой штукатуркой – в данном случае утеплитель накалывается на анкеры с шарниром, затем накладывается сварная сетка из нержавеющей стали и сверху – толстый слой штукатурки.
В обоих случаях предпочтительнее использовать минераловатные плиты с высокой плотностью (например, гидрофобизированные минераловатные плиты) или двухслойные плиты - с повышенной плотностью наружного слоя и пониженной плотностью внутреннего. А вот использование пенополистирола, в соответствии с требованиями пожарной безопасности, имеет ряд ограничений. Так, строительными нормативами разрешается использовать полистирольные плиты на фасадах с обрамлением оконных и дверных проемов и межэтажных рассечек из минераловатных плит.
Поскольку паропроницаемость пенополистирола чрезвычайно мала – во много раз ниже, чем у минерального волокна – этот материал фактически становится барьером на пути движения пара наружу. Поэтому при достаточно высокой влажности в помещении встает вопрос о необходимости внутреннего кондиционирования во избежание прогрессирующего отсыревания стен.
Навесные вентилируемые фасады характеризуются наличием воздушной прослойки между крепящимся на несущую конструкцию плитным утеплителем и дождевым экраном, также выполняющим декоративные функции. Утеплитель, используемый в таких системах, должен иметь длительный срок эксплуатации, обладать негорючестью, химической и биологической стойкостью, сохранять стабильную форму и высокие теплоизолирующие характеристики; позволять водяным парам и влаге беспрепятственно походить в воздушную прослойку, предотвращая образование и скопление на конструкциях разрушающего их конденсата.
Перечисленным требованиям соответствуют жесткие гидрофобизированные минераловатные плиты из базальтовых горных пород. Эти материалы на основе неорганических волокон являются неблагоприятной средой для образования плесневых и других грибков, а также обладают высокими теплотехническими и шумопоглощающими свойствами.
Может быть использована и двухслойная минераловатная плита: более плотный слой устанавливается на наружной стороне фасадных конструкций, менее плотный - непосредственно на несущую стену, так как мягкий слой позволяет утеплителю лучше прилегать к неровностям утепляемой конструкции.
Для полноты картины стоит упомянуть весьма популярные в России трехслойные ограждающие конструкции с расположением утеплителя средним слоем между двумя несущими слоями из различных конструкционных материалов - от древесных панелей до железобетона и кладки из штучных каменных материалов. В широко распространенных панельных многоэтажках массовых серий стеновые конструкции между двумя слоями железобетона содержат утепляющий слой, как правило, из вспененного пенополистирола или минеральной ваты.
К сожалению, ремонтно-восстановительные работы в таких трехслойных конструкциях невозможны. Поэтому повышение термосопротивления трехслойных панелей в проектах по реконструкции пятиэтажек достигается устройством описанных выше современных фасадных систем с «толстой штукатуркой».
Теплоизоляция окон
Единственный эффективный способ снижения теплопотерь через окна заключается в замене устаревшего двойного остекления в раздельных или спаренных переплетах на остекление с применением двухкамерных стеклопакетов или однокамерных стеклопакетов (шириной не менее 36мм) с теплоотражающим покрытием и заполнением внутренней полости аргоном в одинарных деревянных или пластмассовых переплетах. Причем, в стеклопакете теплоотражающее стекло устанавливают обычно третьим по счету, считая со стороны улицы, окисно-металлическим покрытием внутрь стеклопакета. Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах и в раздельных переплетах способствует снижению воздухопроницаемости и увеличению термосопротивления в 1,8-2 раза. Хорошая герметичность всех примыканий новых конструкций окон снижает их воздухопроницаемость, что положительно влияет на энергосбережение, однако при чрезмерной герметизации может приводить к нарушению влажностного режима наружных ограждений, приводящему к выпадению конденсата на внутренней поверхности ограждений с последующим образованием плесени и других неприятных явлений. Кроме того, повышенная герметичность требует решения вопроса вентиляции помещений, которая обычно осуществляется естественным образом за счет поступления наружного воздуха через неплотности оконных заполнений. Эти особенности новых окон вынуждают предусматривать специальные вентиляционные устройства в наружных ограждениях или разрабатывать систему принудительной вентиляции.
Наиболее эффективные комплексные методы теплоизоляции зданий и отдельных помещений, минимизирующие теплопотери и предусматривающие создание термической оболочки, должны учитываться уже на стадии проектирования. Однако, некоторые из технических решений, - прежде всего, позволяющих обойтись без глубокой реконструкции здания, - применимы и для улучшения теплозащиты домов, построенных по старым строительным нормам. Устройство теплоизоляции с использованием современных теплоизоляционных материалов позволяет снизить теплопотери в 2-3 раза при материальных затратах, окупающихся в течение нескольких лет.
Система вентиляции
Чтобы обеспечить энергоэффективность дома, его делают герметичным. Из-за этого естественная инфильтрация воздуха ниже, чем в обычном доме и чтобы обеспечить хорошее качество воздуха очень важно его хорошо вентилировать. Высокая теплоизоляция дома приводит к тому, что главные теплопотери связаны с вентиляцией. Создание хорошей системы вентиляции переплетается с проблемой тепло- и пароизоляции. Для создания комфортных условий нужна полная замена воздуха в помещении с определенной скоростью.
Для вентиляции дома можно использовать естественную, принудительную системы или их комбинацию.
Существуют две основные схемы вентиляции: с непосредственным смешиванием (традиционное проветривание через форточку или вентиляционное отверстие) чистого и загрязненного воздуха (Рис. 1.) и вытеснительная схема (Рис. 2.), когда воздух фронтом перемещается от одной стены к другой. Традиционная схема смешивания не обеспечивает высокой степени очистки воздуха, так как свежий воздух идет узким каналом, при этом чистый и загрязненный воздух постоянно перемешиваются, и в выбрасываемом воздухе присутствует большая часть свежего воздуха.