Утепление

Перефразируя известный афоризм Козьмы Пруткова у нас, в компании "Максмир", говорят: "Нет плохой теплоизоляции, есть неправильное ее применение". Большой популярностью сегодня пользуются трехслойные ограждающие конструкции, в которых внутренняя и наружная стенка выполнены из кирпича или мелких блоков, а слой теплоизоляционного материала помещен между ними. Конструктивное решение, скажем прямо, далекое от совершенства и проигрывающее системам наружного утепления по многим факторам. Но это тема отдельной дискуссии. В рамках данной статьи остановимся на главном для любой системы утепления - выборе самого утеплителя.

Прибегая именно к такой схеме утепления, хозяева дома, упускают из внимания тот факт, что ремонтно-восстановительные работы этой конструкции чрезвычайно дороги и трудоемки, и что выбор утеплителя здесь должен проводиться с особым трепетом и пристрастием. Зачастую копеечная экономия приводит к непоправимой ошибке - применению в качестве утеплителя пенополистирола. Материала сколь доступного и дешевого, столь недолговечного и ненадежного.

Изготавливается этот строительный пенопласт беспрессовым методом: гранулы вспениваются в формах острым паром, и полученные блоки режутся на плиты раскаленной проволокой. Материал, произведенный по такой технологии, уже изначально не может быть долговечным. Что формирует из кучи пенополистирольного бисера готовую теплоизоляционную плиту? Простое геометрическое скрепление - результат незначительного обжатия вспененных шариков в многогранники, и частичная сварка пятен контакта между ними. Да и само вещество, слагающее материал, являясь продуктом органической химии, отличается горючестью и невысокой стабильностью. Циклы "нагрев-охлаждение", чередующиеся в стене дома, вместе с грызунами, которым этот полимер пришелся по вкусу, за несколько лет эксплуатации могут полностью уничтожить весь теплоизоляционный слой.

Однако это не все. Пенополистирол в трехслойной конструкции выступает как мощный паробарьер. Если заглянуть в СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника", то можно убедиться: коэффициент паропроницаемости?, для пенополистирола 0,05 мг/(м·ч·Па), а, скажем, для обыкновенного глиняного кирпича 0,11 мг/(м·ч·Па). Говоря простым языком: пенополистирол - материал "не дышащий". Получается неоднородная с точки зрения строительной теплофизики система, и создаются самые благоприятные условия для образования и накопления в толще стены конденсата. Это значительно снижает теплозащитные свойства. При отрицательных температурах вода замерзает и увеличивается в объеме (до 9%). Любые материалы после многократной череды процессов "замораживания-оттаивания" просто превращаются в труху.

К сожалению, в нашей практике встречались еще более фатальные ошибки: пенополистирол применялся для утепления деревянных домов. Он задерживал выход наружу водяных паров и вызывал бурное гниение древесины.

Укрываться от дождя под дырявым зонтиком столь же безрассудно глупо,как чистить зубы наждаком или сандараком. Козьма Прутков "Мысли и афоризмы" №42а

Коснемся некоторых аспектов утепления скатных кровель и мансард. Всем известно, что поверхность волокнистого утеплителя, граничащую с вентилируемой прослойкой (обязательным элементом кровельной конструкции), следует надежно защитить от выдувания волокон, уноса тепла и намокания. Но как это осуществить на практике?

Совершенно недопустимо применять в качестве ветрозащитной мембраны паронепроницаемых материалов типа рубероида, пергамина или полиэтиленовой пленки.

Бытует мнение, что для вышеобозначенных целей вполне пригодны перфорированные полимерные пленки. Однако обратимся к статистике: стандартная семья из четырех человек производит около 10 л водяного пара в сутки (он образуется при дыхании, приготовлении пищи, стирке, уборке). Простая арифметика показывает: чтобы обеспечить "здоровое дыхание" кровле площадью скажем 100 м2 паропроницаемости таких пленок 20-60 г/м2 совершенно недостаточно. Да и сами отверстия в них, пробиты иглами, и потому имеют слишком большой размер - достаточный не только для выведения водяных паров, но и для свободного проникания внутрь утеплителя атмосферных осадков. Пользоваться такими пленками - все равно, что укрываться от дождя дырявым зонтом.

Теплопотери и теплоприобретения при утеплении домов и промышленных зданий

Существует три вида передачи тепла: Конвекция, Теплопередача и (инфракрасное) Излучение. Из этих трёх Излучение имеет первостепенное значение; Конвекция и Теплопередача второстепенны и вводятся только при взаимодействии с Излучением. Когда объект поглощает лучевую энергию, он нагревается; вступая в молекулярный контакт с твёрдыми и жидкими телами, передаёт тепло дальше. Любые субстанции, например, воздушное пространство, строительные материалы, такие как дерево, стекло, пластик и утеплители, подчиняются единым законам природы и проводят тепло. Твёрдые тела различаются только в степени проводимости, которая в основном зависит от плотности, веса, формы, влагопроницаемости и молекулярной структуры. Вещества, проводящие тепло медленно, могут быть названы веществами с высоким фактором теплового сопротивления. Важно учитывать направление движения тепловых масс. Тепло излучается и проводится во всех направлениях, но конвектируется преимущественно вверх. Данные диаграммы показывают теплопотери в зданиях. Во всех случаях, теплопотери за счёт излучения преобладают.

Теплопередача - непосредственное перемещение тепла (на молекулярном уровне). Это движение вызывается прямым физическим контактом разных частей одного тела( либо двух различных тел). Например, при нагревании одного конца железного прута оставшаяся часть прута нагревается за счёт теплопередачи; температура окружающей среды повышается засчёт контакта с поверхностью прута. Примером теплопередачи между двумя твёрдыми телами может служить нагревание кастрюли на электроплите. Самый большой поток тепла проходит в точках соприкосновения поверхностей. Тепло всегда проводится от горячего тела к более холодному, и никогда наоборот; при этом тепло движется по самому короткому пути. Кроме того, чем больше плотность тела, тем лучшим проводником оно является. Камень, стекло и алюминий, имея высокую плотность являются хорошими проводниками тепла. Уменьшая их плотность разбавлением воздухом, мы также уменьшаем их теплопроводимость. Поскольку у воздуха низкая плотность, процент тепла, передающийся через него теплопередачей, сравнительно невелик. Два тонких листа алюминиевой фольги с воздушным пространством примерно в 2,5 сантиметра весят меньше 335 грамм на квадратный метр. Отношение масс приблизительно равно единице массы тела к 100 единицам воздуха, что очень важно при сокращении потока тепла за счет теплопередачи. Чем меньше плотность тела, тем меньше через него будет проходить тепла.

При конвекции тепло перемещается через газы и жидкости из-за движения этих масс. В пространствах внутри зданий конвекция движется вверх или иногда вбок, но никогда не вниз. Это явление называется "свободной конвекцией". Например, печка, человек, тёплый пол, стена теряют своё тепло из-за кондуктивного контакта с воздухом; плотность получивших тепло молекул уменьшается, и они поднимаются наверх. Более холодный, тяжёлый воздух заменяет поднявшиеся наверх тёплые массы. Доказательством того, что тёплый воздух всегда идёт вверх, может служить дым от сигареты или из печной трубы. Он поднимается наверх и немного в сторону. Искусственно конвекция вызывается, к примеру, феном или вентилятором - такое явление называется "спровоцированной конвекцией". Излучение - это движение электромагнитных волн через пространство. Инфракрасные лучи возникают в промежутке между световыми и радарными волнами (3-15 микрон спектра). Поэтому, когда мы говорим об излучении, мы подразумеваем только инфракрасные лучи. Все тела, температура которых выше абсолютного нуля, как, например, Солнце, ледники, люди, животные, печи и радиаторы, мебель, стены, пропускают инфракрасное излучение. Все объекты излучают такие инфракрасные лучи, которые движутся по прямой до тех пор, пока их не отразит или не впитает в себя иной объект. Путешествуя со скоростью света, они не несут в себе тепло, а только энергию. Нагрев объекта заставляет его отдавать энергию, которая преобразуется в инфракрасные лучи. Когда тело впитывает в себя такие лучи, их энергия переходит в тепло и нагревает тело. Тепло распределяется по телу кондукцией (теплопередачей), и с поверхности тела расходятся лучи в воздушное пространство. Количество впитанных телом лучей выражается понятием эмиссии. Эмиссия - число, при котором лучи начинают отдаваться. Впитывание излучения пропорционально фактору впитывания этой поверхности, то есть эмиссии. Хотя два тела могут быть и одинаковыми, их эмиссивность зависит от рода их покрытия. Вот пример. На четыре одинаково нагретых радиатора были нанесены различные покрытия: на первый нанесли алюминий, на второй - краску-эмаль, третий обложили асбестом, четвёртый накрыли алюминиевой фольгой. При равной температуре всех тот радиатор, который обернули фольгой, имеет самую низкую эмиссию (ниже 5%). Те же, что были в асбесте и краске, показали самый высокий уровень эмиссии, так как у этих материалов он даже выше, чем у железа. Покраска фольги или алюминия приведёт к повышению фактора до 90%. Те материалы, что не отражают лучи (бумага, асфальт, дерево, стекло и камни), легко их вбирают; фактор их эмиссивности - от 80% до 93%. Все традиционные материалы, вне зависимости от их цвета, впитывают излучение на 90%. Интересным является то, что зеркало, прекрасно отражая свет, практически не отражает излучение (эмиссия 90%). Это такой же фактор, как и у поверхности, покрытой чёрной краской. Поверхность алюминия имеет свойство не пропускать, а задерживать 95% излучения, попадающего на эту поверхность. А поскольку, как мы уже выяснили, отношение масс алюминия и воздуха очень невелико, происходит очень небольшая теплопередача, засчёт которой и вбираются 5% излучения. Попробуйте опыт: возьмите кусок алюминиевой фольги и приблизьте её к лицу, не касаясь. Вскоре Вы почувствуете тепло напротив фольги. Объяснение: эмиссивность вашего лица - 99%. Фольга отражает 95%. Кожа лица вбирает 99% отражённой энергии, и она переходит в тепло.

Стоит ли экономить на утеплении дома?

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 дома и коттеджи с кирпичными стенами толщиной не более чем в 2 кирпича. Низкий уровень теплозащиты таких домов вынуждает 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 тепло потери домов, утепленных в соответствии со старыми и современными требованиями. Обогреть дом при таких тепло потерях возможно при мощности системы отопления 30 кВт. 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. Для этого необходимо установить при монтаже теплоизоляции ветрозащитную пленку с наружной и пароизоляционную пленку с внутренней стороны теплоизоляционного слоя. 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. 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. 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 низкий уровень теплозащиты (приблизительно в 3 раза меньше требуемой). Высокими теплоизоляционными характеристиками, обладают двухслойные и трехслойные ограждающие конструкции. Внутренняя и наружная стенки трехслойной конструкции, соединенные гибкими связями в виде арматурных стержней или каркасов, уложенных в горизонтальные швы кладки, обеспечивают прочность конструкции, а внутренний (утепляющий) слой - требуемые теплозащитные параметры. Из-за неоднородной структуры трехслойной стены и применения материалов с различными теплозащитными и пароизоляционными 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.

Что предпочтительнее при утеплении дома - пенополиуретан или минеральная вата?

Сравнительный анализ технико-экономической эффективности при использовании изделий из пенополиуретана и традиционной миниральной ваты свидетельствует о его бесспорном преимуществе.

Современное утепление дома

В настоящее время в периодической печати очень много нужной и полезной информации о преимуществах и недостатках тех или иных строительных материалов. Начиная строить или ремонтировать свой дом, необходимо использовать всю эту информацию для того, чтобы ориентироваться в выборе лучших материалов, а также для того, чтобы знать, на какую фирму обратиться за профессиональной консультацией. Сегодня все понимают, что основываясь только на статьях, невозможно самостоятельно построить хороший, теплый дом - строительство должно подготавливаться и вестись профессионально. Специалисты обязательно найдут высокоэффективный способ надежно и надолго решить проблему, связанную с защитой строительных конструкций от проникновения воды и просачивания влаги.

Попробуем разобраться, на что следует обратить внимание застройщика в первую очередь, чтобы правильно утеплить здание, и какие процессы, происходящие в ограждающих конструкциях, необходимо учитывать при утеплении. Стены служат надежным барьером для проникновения дождевой влаги в конструкцию здания. Основным источником сырости является диффузия воздуха, просачивающегося через стены. Во время отопительного сезона массы разогретого воздуха поднимаются внутри здания, создают избыточное давление и прорываются сквозь поры и щели ограждающих конструкций наружу.

Одновременно пониженное давление в нижней, холодной части здания вызывает подсос через щели и неплотные стыки холодного воздуха с улицы. Таким образом, встает проблема герметизации стыков и создания воздушных барьеров. Поэтому в практике строительства начали получать широкое применение всевозможные мембраны: репеллентные, влагоотталкивающие, но вместе с тем и паропроницаемые. Снаружи стена должна быть паропроницаема. Если влага скопилась в стене, надо дать ей возможность "выйти" наружу. Применение перфорированного пенофола в этом случае помогает достичь желаемых результатов. В системах утепления должны выполняться следующие требования: каждый последующий слой ("из комнаты на улицу") должен иметь более высокую паропроницаемость, более высокую гидрофобность и меньшую прочность, чем предыдущий. Лучшим пароизолятором в этом случае является пенофол. Установленный изнутри, он способствует идеальной пароизоляции. Стыки между слоями пенофола необходимо герметизировать (обычно это достигается проклеиванием стыков алюминиевой самоклеящейся лентой).

У каждого типа утепления есть свои преимущества и свои недостатки. Важно учесть их и сделать свой дом не только теплым, но и долговечным. Любая постройка имеет свои индивидуальные особенности, поэтому теплотехнические расчеты должны быть выполнены для каждого конкретного случая специалистами.

Как утеплить деревянный дом

Поводом для написания этой статьи послужил следующий вопрос читателя: «Здравствуйте, Я отношусь к откровенным "чайникам" что касается строительства. Хочу утеплить деревянный дом. Возможно ли это утепление уже готового сооружения, в котором постоянно живут (и мерзнут) люди?»

Давайте разберемся в физике процесса нагрева теплоизолированного помещения зимой. Во-первых, в нашем подопытном помещении обязательно должен быть источник тепла и определенные условия для его охлаждения, то есть для теплообмена. В качестве нагревателя обычно используется радиатор отопления, а в качестве условий для охлаждения воздуха выступают потолок, стены и пол. Заметьте, я не случайно привел эти три части помещения именно в такой последовательности. Сейчас поймете почему. Теплый воздух нагревается от источника тепла и устремляется вверх. Первым делом теплый воздух утыкается в потолок и "растекается" по нему в разные стороны. Пока теплый воздух "течет" по потолку, он охлаждается, передавая потолку свое тепло. Потолок становится, таким образом, самой теплой строительной конструкцией в помещении. Однако, возвратимся к нашему теплому воздуху. Наш воздух уже немного охладился и дотек до стен. Там бы ему и остановиться, но процесс теплообмена идет безостановочно и воздух продолжает охлаждаться. По мере охлаждения он опускается все ниже и ниже. Если стены в доме холодные, воздух не только опускается. Он еще и наращивает скорость спуска. Вполне может оказаться, что к моменту достижения пола воздух двигается довольно быстро и возникает эффект "дутья по ногам". В такой ситуации приходится ходить дома в валенках. Знакомая ситуация? Самое интересное, что в этой ситуации очень легко обмануться и во всем обвинить пол. Действительно, пол становится холодным, как лед, и конкретно по полу, точнее в десяти сантиметрах от него дует сильный холоднющий сквозняк, почти ветер. А на самом деле, и я надеюсь вы уже поняли, что доля пола в охлаждении воздуха ничтожно мала. Действительно, у пола сосредотачивается весь самый холодный воздух вашего помещения.

Теперь нам становится понятно, почему наши радиаторы располагаются под окнами. Смотрите! Наш теплый воздух охлаждается сильнее именно от внешних стен. Внутренние стены имеют температуру помещения и почти не участвуют в теплообмене. То есть наш радиатор практически является преградой на пути холодного воздуха. Радиатор встречает его, когда он охладился сильнее всего. Именно радиатор, наш источник тепла, не дает холодному воздуху дойти до пола, нагревая его и отправляя обратно вверх, к потолку. Сделаем попутно очень важный промежуточный вывод. Если вы подтапливаете комнату дополнительными радиаторами, то ставить их надо не посередине комнаты, и не в дальнем углу, а именно около внешней стены, на пути холодного воздуха, спускающегося вниз в полном соответствии с законами физики. А что будет, если мы установим радиаторы у внутренней стены напротив окна? Мы организуем тем самым ускоритель для воздуха. Холодный воздух будет спускаться по внешней стене, проходить через всю комнату по полу до радиатора и там уноситься вверх с ускорением. Так мы только усилим сквозняк по ногам.

А вот теперь уже можно вернуться к нашей основной теме. Как утеплить холодный деревянный дом. Если вы внимательно читали предыдущий текст, то наверное подумали, что и заниматься утеплением дома нужно в последовательности потолок - внешние стены - пол. Если вы так подумали, то вы правы, НО перед этой последовательностью я, все же, посоветую вам хорошенько осмотреть стены на предмет откровенных дыр. Деревянные дома не являются величиной постоянной. Между бревнами, а особенно в углах, могут оказаться щели, через которые может сдорово дуть. До заделки откровенных щелей и дыр утепление дома будет бесполезно. Если окна плохие, то начинать надо с них. Но об этом чуть ниже.

Итак, пора переходить к конкретике. Если на улице мороз, то внимательно инспектируем стены изнутри. В первую очередь ищем места из которых дует, либо места, которые подмокают. Щупаем стены и углы. Щупаем места, где внутренняя отделка встречается с полом. Далее смотрим окна и подоконники. Что-нибудь из перечисленного обязательно будет запотевшим, мокрым или вы ощутите довольно сильное и холодное дутье. Короче говоря, ищем дыры и затыкаем их паклей или, что лучше, монтажной пеной. Если нужно, снимаем внутреннюю отделку. Если дыры заткнули, или дыр не нашли вообще, то идем по списку в указанной последовательности: потолок - внешние стены - пол.

С потолком труднее всего. Из потолка никогда не дует холодный воздух. Из потолка может дуть только теплый воздух, и, причем не внутрь, а наружу помещения. Такие утечки заметить труднее всего. Приходится действовать вслепую. Для уменьшения риска пропустить такую утечку рекомендую использовать либо минеральную вату, либо что-нибудь, что сыплется: эковату или опилки с добавками. Если ваш материал рыхлый, то его нужно немножко примять, но тоже не слишком сильно, в пределах разумного. Слой теплоизолятора должен быть не меньше 150 мм. Не накрывайте его никакими материалами типа рубероида и т.д. Такие матералы кладутся под утеплитель, а не на него! Не экономьте утеплитель. Сделайте напуски по краям и углам. Кстати, вот маленький тест для качества теплоизоляции вашего потолка. Поставьте на чердак, прямо на теплоизолятор, таз со снегом. Если поверх теплоизолятора у вас настелены доски, то просто насыпьте горсть снега на них. Снег не должен таять, и даже подтаивать.

С потолком разобрались. Теперь стены. Их в большинстве случаев достаточно проконопатить снаружи и изнутри.

Очень, очень большую роль в утеплении дома играют окна и сопряжение окон с домом. Если есть деньги, то поставьте пластиковые или деревянные окна с двухкамерными стеклопакетами. Если денег нет, то утеплите имеющиеся. Поставьте стекла на силиконовый герметик и заклейте рамы, если они не подлежат ремонту и уплотнению. Окна имеют исключительно большое значение в деле утепления дома. Если окна плохие, то начать утепление дома нужно именно с них.

Пол - самое простое. В большинстве случаев достаточно постелить на него ковер. Проверьте, кстати, закрыли ли вы вентиляционные отверстия в цоколе дома. После этих этапов дом в большинстве случаев станет не идеальным, но, я думаю, достаточно комфортным жилищем. По крайней мере можно будет снять свитера и заменить валенки теплыми носками. Однако, нет предела совершенству. Следующими этапами утепления может стать укладка с внешней стороны дома дополнительного утеплителя, отделка всего дома каким-нибудь отделочным материалом и совершенствование системы отопления.