Евгений Сосунов, начальник бюро разработки и внедрения комплекса маркетинга ОАО .Гомельстекло.

Надежность систем внешнего утепления

Реальная статья, также две следующие: “Недостатки полимерных утеплителей для изоляции кровель” и “Недостатки термоизоляции из минеральной ваты для изоляции кровель” взяты из открытых источников в сети Веб и являются примером того, что публикуется в строительной периодике Евро Союза в отношении внедрения пеностекла, полимерных утеплителей и минеральной ваты. В связи с брутальной компанией, проводимой в Беларуси по дискредитации пеностекла в качестве теплоизоляционного строительного материала, ОАО “Гомельстекло” (отечественный производитель пеностекла) располагает данные материалы в качестве аргументов в ведущейся полемике.

Пеностекло – термоизоляция, не создающая мостов холода при облицовке построек. Достигается ощутимое уменьшение энергетических утрат, возникающих из-за мостов холода, образованных арматурой, поддерживающей облицовку стенок. Пеностекло пригодно для отделки сплавом, стеклом, керамикой, натуральным камнем, как в новеньком строительстве, так и при реконструкции.

Достоинства использования пеностекла при внешнем утеплении построек:

• – экологичность и санитарная сохранность;
• – негорючесть;
• – экономичность;
• – отсутствие капитальных ремонтов;
• – долгий срок службы
;
• – ощутимое уменьшение расходов на отопление
;
• – простота установки.

Влияние ветра и воды на теплопроводимость термоизоляции

Нереально обеспечить достижение нужного теплосопротивления внешнего огораживания обычным применением формулы R = d/l и добавлением теплосопротивлений других слоев мультислойной строительной конструкции.

Огромное влияние на получаемое значение теплосопротивления имеет сила ветра, при этом степень влияния определяется плотностью и структурой материала. Так, к примеру, для минераловатной изоляции приводится значение теплопроводимости l, которое присуще ей в обычных температурных критериях (сухих и непроветриваемых), а не в настоящих критериях (возникающих, к примеру, в вентилируемых фасадах).

Нужно учесть также климатические условия, меняющиеся в широком спектре. Во время затяжных дождиков влага просачивается через отверстия в отделочном слое и повлияет на утеплитель. В зависимости от вида теплоизоляционного материала, давление ветра также может прирастить количество поглощаемой воды.

Влияние поглощенной воды на величину теплопроводимости – тема почти всех исследований. Понятно, что один большой процент воды наращивает в два раза теплопроводимость минеральной ваты. Резкое возрастание теплопроводимости минераловатных утеплителей в присутствии воды нужно отнести на счет водяного пара, а не обвинять в этом сам материал. И отсюда следует вывод, что водопоглощение изоляции не равно нулю. И в случае, ежели диффузия водяного пара обязана быть исключена – используют особые средства, создающие паробарьер.

Производители минераловатных материалов советуют: "Паробарьер должен быть вполне герметичным". Иными словами: "Ежели вы защитите изоляцию от намокания, она остается сухой". Комменты излишни.

Какова же настоящая теплопроводимость минераловатного теплоизоляционного материала, в индивидуальности, ежели он имеет открытую структуру и в течение почти всех лет подвергается действию не только лишь завышенной влажности, но и отрицательных температур?

Недостающая воздухонепроницаемость изоляционных панелей и системы в целом, приводят к появлению воздушных потоков через и вокруг изоляционного материала. К тому же арматура, при помощи которой крепится облицовка, вызывает появление мостов холода. Оба эти фактора приводят к большущим потерям тепла. Эти утраты тепла сопровождаются риском насыщения утеплителя влагой, которая вызывает не только лишь повышение утрат на утепление, но также приводит к появлению суровых конструктивных заморочек.

Можно утверждать, что, ежели здание строится для жилых целей, никогда не могут появиться последующие внутренние условия: 100% влажности воздуха при 50°С. Как тогда разъяснить те фото, где показана изоляция, пропитанная водой? Это, без сомнения, комбинированное влияние на влагопоглощение 2-ух либо даже 3-х причин – воды в виде пара, воды либо льда.

Водяной пар, попавший в хоть какой водопроницаемый теплоизоляционный материал, будет скапливаться там в хоть какой из форм, в какой вода может существовать. Водяной пар – опасный агрессор, не зависимо от того, пренебрегают им либо учитывают его в процессе конструирования. Сконденсированная влага стремится перевоплотиться в водяной пар под действием тепла, создавая парциальное давление водяного пара. Время от времени это давление будет достигать такового значения, что стенная конструкция (относительно проницаемая для водяного пара) для того чтоб уравновесить давление, начнет пропускать пар в промежутки меж волокнами.

Ежели зимние холода настанут до того, как давление станет достаточным для того, чтоб удалить воду из изоляционного слоя, доп конденсат, вызванный заморозками, добавится к уже образованной воды, тогда и начальные значения теплопроводимости материала, будут изменены производной набора последующих теплопроводностей:

1. ? = от 0,02 до 0,05 Вт/м К. В технической литературе указывают такое значение коэффициента теплопроводимости минераловатного материала, которым он владеет в сухом состоянии;

2. ? + ? водяного пара. Изоляция, содержащая водяной пар, не может дальше считаться сухой. Ежели молекулы пара начинают соединяться, образуя капли, мы говорим о воде ?+? воды на волокнах = около 0,58 Вт/м К. Ниже 0°С капли начинают леденеть;

3. ? + ? льда в материале = около 2,3 Вт/м К. Появляется слой льда в материале.

Таковым образом, действительное значение теплопроводимости таковой изоляции состоит из теплопроводимости различ- ных веществ и оно повсевременно меняется, в зависимости от соотношения водяного пара, капель воды, инея и льда, которые образуются в материале.

Применение пеностекла исключает эти задачи, в силу того, что оно непроницаемо для воды. Воздух не может проходить через него, а способы его крепления разрешают исключить возникновение мостов холода.

Черта системы утепления с пеностеклом

Высочайшее сопротивление сжатию

Пеностекло имеет высочайшее сопротивление сжатию. Материал не деформируется и потому может крепиться конкретно на несущую стенку, как с помощью клеевых консистенций, так и с помощью средств механического крепления.

Воздухонепроницаемость

Утеплитель прикрепляется по бокам к стенке, обеспечивая тем отсутствие потока воздуха в местах соединения, или за плитами. В зависимости от тех критерий, которые есть снутри строения, используются или укладка плит встык с сухими краями, или плиты соединяются по бокам герметично.

Применение пеностекла исключает всякие препядствия, обусловленные конвекцией воздуха, благодаря не только лишь собственной закрытой ячеистой структуре, да и тому, что вся его поверхность также непроницаема для воздуха.

Термо утраты, возникающие от потоков воздуха, вызванных воздухопроницаемостью самого утеплителя, а также тем, что он соединен негерметично, не могут появиться при применении пеностекла.

Водонепроницаемость, отсутствие капиллярности

Заполнена ли стеклянная бутылка водой, или она плавает по воде, и то и это свидетельствует о водонепроницаемости стекла. Пеностекло также сделано из стекла и потому также водонепроницаемо. Вода не может пройти через на сто процентов замкнутые ячейки.

Водонепроницаемый теплоизоляционный материал образует слой гидроизоляции на вариант, ежели верхний слой будет поврежден.

Водонепроницаемость пеностекла обеспечивает его применение не зависимо от имеющихся наружных климати ческих критерий.

Не существует надежных средств, позволяющих исклю- чить конденсацию в теплоизолированных конструкциях, кроме пеностекла.

Стабильность размеров пеностекла

Теплицы делаются из стекла. Они противостоят солнечным лучам в летнюю пору и морозам в зимнюю пору. Окна остаются на собственных местах, они расширяются и сжимаются в чрезвычайно маленький степени, не коробятся и сохраняют свою форму.

Пеностекло также изготовлено из стекла и потому его размеры чрезвычайно стабильны. Его коэффициент расширения (9x10^-6/^(o)C) некординально меньше, чем коэффициент расширения бетона (1x10^-6/^(o)C) либо стали (12x10^-6/^(o)C). Эта близость значений гарантирует стабильность размеров пеностекла, уложенного в железную либо бетонную конструкцию. Стабильность его размеров также обеспечивает плотное прилегание и отсутствие зазоров.

Изоляционные материалы, размеры которых не стабильны, могут вызвать уменьшение эффективности изоляции по последующим двум причинам:

1. Движение (расширение либо сжатие) изоляции может вызвать повреждение водоизоляционного и отделочного слоев;

2. Из-за образований отверстий в местах соединений плит в зимнее время.

Пеностекло имеет постоянную величину теплопроводимости

Измерительными лабораториями MPANRW (Германия) и Holometrix (США) были проведены замеры коэффициента теплопроводимости пеностекла на образцах 20, 25 и 38 летней давности, взятых из строй конструкций в Германии, США, Бельгии, и сравнены с плодами замеров при строительстве. Значения были с 5% достоверностью. Сдвиги коэффициента теплопроводимости в пределах собственных групп составили 2–4%.

Следовательно, можно считать, что начальный коэффициент теплопроводимости остается постоянным и утверждать, что пеностекло имеет постоянную величину теплопроводимости в течение всего срока службы строения!

Пеностекло стабильно к действию гнилости и хим веществ

В хим лабораториях пробирки, мензурки и остальные емкости для химреактивов изготовлены из стекла. Пеностекло также изготовлено из стекла, и потому оно устой- чиво к действию фактически всех хим веществ.

Даже, ежели растворитель разрушит поверхностный слой конструкции, пеностекло, которое лежит под ним, не разрушится.

Даже ежели мельчайшие организмы проникнут через поверхностный слой, они не отыщут пригодной среды для собственного развития в пеностекле.

Отсутствие мостов холода

Общеизвестно, что издержки энергии на отопление домов растут минимум на 25% из-за утрат в мостах холода, имеющихся в вентилируемых фасадах.

Есть несколько главных обстоятельств, приводящих к образованию мостов холода: недостающая стабильность размеров, склонность частей к деформации и сами крепежные детали вентфасада. Мосты холода появляются вдоль дюралевых консолей и профилей, установленных по вертикальной плоскости, также в местах их крепления на фасаде.

Тепловое разделение профилей и несущей стенки быть может достигнуто применением недеформирующегося материала пеностекла, на котором устанавливается система крепежа.

ОАО "Гомельстекло" 247045, Гомель,
г. п. Костюковка, ул. Гомельская, д. 25
отдел сбыта: (+0232) 97 31 64, 97 00 80,
отдел маркетинга: (+0232) 97 23 58, 55 30 87

Недочеты полимерных утеплителей при термоизоляции кровель

Вспененные полимерные утеплители характеризуются:

• – низкой стабильностью размеров
;
• – невыполнимостью герметичного соединения стыков;
• – высочайшим значением коэффициента линейного расширения (70*10-61/К);
• – проницаемостью для водяного пара, при одновременной низкой возможности к его испарению
.

Но эти недочеты часто не принимаются во внимание при проектировании плоских крыш. Недостато чная стабильность размеров, свойственная полимерным утеплителям, обоснована старением материалов даже в критериях неизменных значений температуры и влажности. Ежели же полимерные панели используются для утепления крыши, они безизбежно подвергаются изменениям наружной среды, тогда и непостоянность размеров повлияет на гидроизоляцию, разрывая ее.

Рис. 1. Повреждения кровли, вызванные огромным коэффициентом линейного расширения утеплителя	Рис. 2. Повреждение кровли из пенополистирольных плит

Высочайшее значение коэффициентов линейного расширения типично для всех вспененных полимерных материалов. Ежели утеплитель устанавливался при температуре +20°С, и стыки плотно прилегали друг к другу, то в прохладную погоду, они открываются, образуя тем мосты холода. Образовавшиеся зазоры добиваются в ширину в 2,5 мм для панелей длиной 1,2 м и при градиенте температуры 30°С. Но, в летнюю пору крыши могут прогреваться и до 80°С, что приводит к удлинению панелей на 10 мм. Они начинают давить друг на друга, смещаться и вызывать повреждения кровли.

Традиционно, чтоб избежать стремительных разрушений, советуют укладывать свободнолежащую водоизоляционную мембрану, покрытую слоем щебня. Таковой балласт делает защиту и от солнечной радиации, и от расширения панелей под действием больших температур. Ежели таковая защита не предусмотрена, панели могут давать усадку и "мигрировать" от края крыши по направлению к ее центру. Таковым образом, периметр крыши оказывается неутепленным. Свободноуложенная гидромембрана также стягивается к центру крыши – натяжение на краях крыши так велико, что иногда даже высокоэластичные водоизоляционные мембраны не выдерживают перегрузки.

И, в конце концов, существует неувязка конденсации воды во вспененных полимерных утеплителях в конструкции плоской крыши. Благодаря ячеистой структуре (до 75–95% закрытых пор) вспененные пластики фактически водонепроницаемы, но паропроницаемы (сопротивление проникания диффузии водяного пара (M = от 0,03 до 0,07). Водяной пар в таковых системах просачивается в ячейки, конденсируется и удерживается снутри ячейки. Это происходит с завидной регулярностью. В купе с эффектом всасывания (выдавливания) внешнего воздуха и пара, происходящего из-за различия давлений, это приводит к тепловому дрейфу.

Для производства вспененных полимерных утеплителей используются вспенивающие газы, такие как CFC, HCFC, пентан либо CO2. При сходе с технологической полосы ячейки не содержат воздуха и практически на 100% заполнены этими газами. После чего начинается чрезвычайно медленный процесс диффузии: воздух поступает в ячейку, а газ удаляется. И когда все ячейки содержат воздух, а не вспенивающий газ, наступает динамическое равновесие. Продолжающееся старение полимерных материалов приводит к потере тепловой эффективности даже в сухих критериях, без перемен температуры и в критериях обычной влажности. Это явление существенно уменьшает эффективность утеплителя. И, ежели не провести капитальный ремонт кровли с подменой утеплителя и паробарьера, то последствия могут оказаться губительными (течи в крыши, промерзание основания и, как следствие, его разрушение и т. д.). При этом, следует увидеть, утеплитель не подлежит повторному использованию.

Недочеты термоизоляции из минеральной ваты при утеплении кровель

Основная причина повреждения таковых кровель – насыщение утеплителя влагой. Это может происходить по трем причинам:

• – внутренняя конденсации средством диффузии водяного пара изнутри строения;
• – конденсация пара из-за того, что крыша не является воздухонепроницаемой (явление конвекции);
• – проникновение воды в утеплитель снаружи из-за повреждения гидроизоляции.

1-ые две предпосылки могут вызвать третью.

Внутренняя конденсации средством диффузии водяного пара

Внутренняя конденсация – медленный и опасный процесс, его нереально найти, пока неувязка не затронула конструкцию крыши. Когда внутренние и наружные условия температурно-влажностного режима сталкиваются вместе, процесс конденсации начинается. В основном, это происходит в зимнюю пору, когда сопротивление проникновению пара в материал с теплой стороны утеплителя недостаточно.

Ежели для крепления утеплителя либо водоизоляционной мембраны применялся механический крепеж, нельзя рассчитывать, что паробарьер будет действующим. Отверстия для крепежа делают барьер неэффективным, крепеж будет коррозировать, при всем этом будет происходить диффузия пара и его конденсация в утеплителе. Конденсация будет происходить повсевременно, в крыше покажется существенное количество конденсата – до 1 литра на 1 м2. Даже в летнюю пору нереально удалить весь этот конденсат из утеплителя и это самым значимым образом сказывается на тепловой эффективности утеплителя.

Внутренняя конденсация средством конвекции воздуха

Внутренняя конденсация средством конвекции воздуха является куда наиболее небезопасным действием, чем конденсация из-за диффузии. Этот процесс происходит, обычно, тогда, когда конструкция крыши не является воздухонепроницаемой, и почаще всего встречается в легких крышах, с применением системы железных опор, в которых ни железное, ни древесное основание не является воздухонепроницаемым. Применение паробарьера не является действенным, так как мельчайший недостаток гидроизоляции, или отверстия, возникающие при механическом методе крепления, делают ее бесполезной.

Конвекция возникает в итоге разряжения воздуха, вызываемого ветром – огромное количество мокроватого воздуха изнутри строения (его количество добивается пары л. в час), вырывается наружу в виде ламинарного либо турбулентного потока.

Минеральная вата пропускает воздух и потому конвекция может происходить снутри изоляционного слоя, понижая его тепловую эффективность. Вспененные полимерные материалы, напротив, являются воздухонепроницаемыми и потому конвекция происходит в местах соединения панелей, понижая термо характеристики утеплителя. Разумеется, что тепловое сопротивление, как минеральной ваты, так и вспененных полимерных материалов, резко падает.

Доборной неувязкой является и то, что перемещающийся при конвекции воздух быстро остывает, вызывая при всем этом конденсацию пара. Условия, вызывающие конвекцию, появляются почаще, чем условия, вызывающие диффузию пара. Потому этот процесс наиболее всераспространен.

Теплый воздух и водяной пар поднимаются наверх, т. к. они легче, чем прохладный воздух. И, так как, существует разница меж внутренней и внешной температурой строения, конвекция происходит в направлении изнутри наружу. Воздух при всем этом быстро охлаждается и конденсируется. Ежели учитывать все эти происшествия, то вопросец о эффективности изоляции остается открытым.

Проникновение воды, происходящее из-за повреждений гидроизоляции

Разумеется, что повреждение гидроизоляции повлечет за собой трагедию всей конструкции крыш. Протекание воды вовнутрь строения, утрата теплового сопротивления конструкцией, коррозия сплава (т. е. основания механического крепежа), гниение древесного основания, повреждение мембраны корнями растений, выгибание и искривление теплоизоляционных панелей – все это является следствием использования водонепроницаемого утеплителя.

Влага на сто процентов разрушает толщу утеплителя из минеральной ваты. В крышах с внедрением полимерных вспененных утеплителей, вода растекается меж плитами. Количество воды возрастает, а утеплитель при всем этом теряет свои механические и термо характеристики. Такие повреждения могут быстро прогрессировать, а применение пароизоляции может лишь усугубить ситуацию. Ее функция вначале: не допустить диффузии водяного пара изнутри строения. Попавшая в крышу вода не может отыскать выход вовнутрь строения и растекается по поверхности пленки.

Эти препядствия свойственны всем типам минераловатных утеплителей, а трудности, возникающие при использовании стекловаты – еще серьезнее. На теоретическом уровне, конденсат, который возникает в утеплителе в течение зимы, может испариться в летнюю пору при высочайшей температуре внешнего воздуха. Испарение происходит в местах соединений листов кровельного покрытия (профнастила) и пробитых в нем отверстий (в местах механического крепления).

На практике, но, происходит коррозия сплава в местах механических соединений и разрушение профнастила. Повреждение профнастила приводит к доп попаданию воды в утеплитель, теплосопротивление которого при всем этом миниатюризируется. Это явление в особенности интенсивно происходит в зимнюю пору, конкретно тогда, когда утеплитель должен действовать более отлично.

Рис. 3. Расслоение минеральной ваты при намокании и разрушении связывающего	Рис. 6. Коррозия крепежных частей при креплении минеральной ваты к основанию крыши
Рис. 5. Основание из профнастила с уложенной минеральной ватой. Усадка термоизоляции во впадинах профнастила из-за утраты механической прочности	Рис. 6. Прорыв гидроизоляции изза утраты прочности на сжатия минераловатных плит

При проектировании крыш нужно также учесть две чрезвычайно принципиальные свойства утеплителя: стабильность его размеров и крепкость на сжатие. Стабильность размеров и линейное расширение – это различные понятия. Значение линейного расширения для минеральной ваты нулевое, но это не значит стабильность размеров, которое охарактеризовывает поведение материала при суммарном действии температуры и воды. Общеизвестно, что плиты из минеральной ваты, даже самой высочайшей плотности, меняют свою форму под влиянием перемен окружающей среды – их начальная толщина существенно возрастает.

В конструкции плоской крыши плиты из минеральной ваты должны обладать высочайшей прочностью на сжатие при 10% деформации. Добиться таковой плотности можно методом роста количества волокон на 1 м3 и, соответственно, повышением количества связывающего. Под одновременным действием сдвиги температуры и влажности, связывающее растворяется, что приводит к расслоению волокон. В итоге плиты разбухают не могут принять первона чальную толщину.

Разумеется, что это в большей мере относится к плитам большой толщины. Конкретно такие плиты часто устанавливают под предлогом того, что они лучше удовлетворяют строительным нормам.

В техническом плане происходит разбухание плит на 30–40% от начальной величины, что оказывает существенное действие на гидроизоляцию, уложенную сверху. И ежели для крепления были применены механи ческие фиксаторы, то их шляпки будут рвать как гидроизоляцию, так и утеплитель.

Не считая того, под действием циклических нагрузок из-за утраты связи меж волокнами плиты из минеральной ваты высочайшей плотности теряют до 57% собственной первона чальной прочности на сжатие. При растворении связывающего, эта величина может достигать даже 96% (табл. 1).

Эталоны	Плотность, кг/м3	Крепкость на сжатие при выпуске из производства, kH/м2	Крепкость на сжатие опосля действия циклических нагрузок, (1000 раз), kH/м2	Утрата прочтности, %	Усадка, мм
1	187	113	70	38	10
2	164	72	31	57	10
3 (мокроватый)	168	74	3	96	10
4	170	76	5	93	20
5	139	62	27	56	10

Данные (табл. 1) получены в итоге испытаний, проведенных заводом-изготовителем минеральной ваты.

В то же время, в итоге разбухания, плиты теряют свою крепкость, гидроизоляция при всем этом оказывается на недостаточно крепком основании, что приводит к ее повреждениям. Сразу миниатюризируется стойкость кровли к расслоению и происходит отрыв гидроизоляции под действием порывов ветра.

Подобные разрушения происходят и в стекловолоконных утеплителях, но, существенно скорее. Плотность стекловолоконных плит, обычно, ниже, чем у минеральной ваты, меньше и крепкость на сжатие. К тому же для склеивания стекловолокна требуется большее количество связывающего.

Заключение

Есть два фактора, приводящих к разрушению утеплителя:

• – разбухание, обусловленное разъединением волоконной структуры, и разрушение гидроизоляции;
• – утрата прочности на сжатие, усадка утеплителя и повреждение гидроизоляции.

Предпосылкой обоих этих повреждений является влага, которая обоснована диффузией либо конвекцией пара, или влага, проникающая через отверстия в гидроизоляции.

Подмена утеплители из минеральной ваты представляет значимые трудности как технического, так и экономи- ческого характеристики. Вопреки всераспространенному мнению, минеральная вата не быть может применена вторично, как из-за утраты механических параметров, так и из-за невозможности испарения набранной воды.

Сначало минераловатные плиты гидрофобны, но лишь до того времени, пока в их структуре довольно водоотталкивающих добавок. Но они растворяются под действием окружающей среды. Время от времени требуются годы для полного просушивания плит. Это можно выполнить, применяя особые сушильные аппараты, но, этот способ чрезвычайно дорог, неэкологичен и может не отдать подходящего эффекта.