Утепление наружных стен жилого дома

1. Как и почему возникла потребность в утеплении домов?

В советское время, если в доме было зимой жарко, то открывали форточку. Пока в мире не разразился энергетический кризис, о теплоизоляции зданий никто не задумывался. Страны-«производители» нефти в ответ на огромную поддержку США Израилю в войне против Египта и Сирии подняли в 1973 г., цены на нефть за три месяца в 2 – 2,5 раза, а за три года в 6 – 7 раз.

На СССР кризис начал сказываться уже с середины 1970-х. Теоретики занялись экономией в масштабах государства. В числе нормативных документов был разработан СНиП II-3-79, имеющий название «Строительная теплотехника». Позднее разработан СНиП 2.01.01-82, названный «Строительная климатология». Эти документы с небольшими изменениями действуют до сих пор и определяют требования к параметрам и характеристикам теплоизоляции.

Потом в действие вступил СНиП 23-02-2003, озаглавленный «Тепловая защита зданий», который ужесточил требования.

1.2. Какая часть потерь тепла приходится на стены?

Поверхность стен (с дверями и окнами) много больше поверхности крыши.

Структура потерь тепла дома выглядит так:

• 35 – 45% – наружные стены;
• 20 – 30 % – окна и двери;
• 10 – 15% – вентиляция в кухне и ванной;
• 10 – 12 % – горячая вода (трубопровод, арматура);
• 5 – 10 % – крыша (потолок), пол.

Некоторые эксперты дают другие значения:

• стены 65 – 70 %;
• окна и балконы – 22 – 25 %;
• потолок, технический этаж (чердак) и крыша – до 25 %;
• входные двери и вентиляция – до 12 – 15 %.

По оптимистичным оценкам через стены уходит от 1/3 до 1/2 всего тепла, по пессимистичным – до 3/4.

Результат энергетического кризиса.

В Германии дом площадью 140 кв. м довоенной постройки расходовал 36 Вт∙ч/кв. м. Вначале 70-х, аналогичный новый дом потреблял на 1 кв. м уже 91 Вт∙ч. В 1980-х – 68, в 90-х – 15 – 30. Современный дом, построенный с ультранизким потреблением – от 7 до 15. Пассивный дом – в пределах 5 – 7 Вт∙ч/кв. м.

В России. Дом на 140 кв. м до середины 90-х потреблял 120 – 130 Вт∙ч/кв. м. Дом с соблюдением требований СНиП 23-02-2003 потребляет 70 – 75 Вт∙ч/кв. м.

2. Многослойные стены – возможное решение

Увеличение толщины стены не дает приемлемых решений.

Выход один – стена, обеспечивающая прочность, утепляется снаружи.

Для защиты традиционной минераловатной или засыпной теплоизоляции от внешних воздействий, стену делят на две части: 1 – 1,5 кирпича внутри здания – слой теплоизоляции – 0,5 – 1 кирпич наружного слоя. Через 8 – 10 рядов кладки делают перевязку – 1 – 2 ряда сплошной кладки. Слой минваты делают от 125 до 250 мм, т. е. кратным размеру в «пол-кирпича» или «кирпич».

Но такое решение имеет несколько серьезных недостатков:

• минвата, даже при толщине 250 мм, через несколько лет под собственным весом в замкнутом «кармане» спрессуется;
• если уменьшить высоту «кармана», то увеличится количество перевязок между стенами – мостиков холода;
• нормативные теплоизоляционные свойства минеральной ваты указаны для сухого материала, а он никогда в реальной стене, особенно только построенной, не будет полностью сухим.

Так 5% воды уменьшают теплоэффективность минваты (стекловаты, базальтовой, мергелевой, габбро-базальтовой минеральных ват) примерно в два раза. Для разновидностей ват эти параметры немного разные, но порядок эффекта при их смене сохранится.

При правильном устройстве многослойной изоляции минвата за несколько лет почти высохнет, т. е. ее теплоизоляционные свойства станут почти нормативными.

2.1. Почему моностена не эффективна?

Одной из причин не эффективности моностены является то, что нужное суммарное тепловое сопротивление материала стены, при котором в помещении будет + 20°С, в то время когда на улице – минус 20, невозможно получить простым набором материала.

Тривиальное увеличение толщины стены, например, кирпичной с «двух кирпичной» до «двух с половиной кирпичной» (с 510 до 640 мм) даст увеличение тепловой эффективности на 5 – 8 %. Удовлетворить современным требованиям можно только при толщине стены в диапазоне от 1 500 – 2 000 мм, что и технически, и экономически нерационально. И этот эффект не зависит от материала стены – бетона, пенобетона, бутового камня и даже дерева.

2.2. Классификация стен зданий

А. Кирпичные стены бывают:

• несущими – вся нагрузка от собственного веса, ветра, перекрытия этажа и вышележащих этажей;
• самонесущими – несет только собственный вес, ветровую нагрузку и вес всей стены до чердака;
• не несущая, навесная – нагрузка от собственного веса одного этажа.

В строительстве используется: керамический (обожженный), силикатный и гиперпрессованный кирпич.

Б. Монолитные. «Отливаются» из бетона, шлакобетона, легких видов бетона: керамзито- , опилко- , газобетона и т. п.

В. Мелко и крупноблочные – из блоков («камней»), имеющих размер в 5 – 10 кирпичей, до блоков шириной и высотой в стену комнаты.

Г. Многослойные кирпичные – внутренняя часть толщиной от 12,5 до 51 см, слой теплоизоляции, наружный слой 12,5 см. Внутренняя и наружная часть соединяется связями:

• кирпичными;
• стальными окрашенными или оцинкованными;
• поясами вертикальными и горизонтальными из легких марок бетона;
• стекло- , углепластиковыми и т. п.

Толщина слоя теплоизоляции определяется при теплотехническом расчете.

Внутренняя часть кирпичной, бетонной, каменной, легкобетонной стены до теплоизоляционного слоя, является серьезным теплоаккумулятором помещения. Увеличение этой толщины увеличивает проявление эффекта аккумуляции тепла.

Наружная теплоизоляция стен не уменьшает жилую площадь дома, а делает массив стены аккумулятором тепла.

3. Материалы для утепления

Видов материалов для утепления стен очень много.

1. Минеральные ваты. Имеют вид плит, рулонов, матов, лент и т. д.  Изготавливаются из тонких беспорядочно ориентированных волокон, вытянутых из расплавленных минералов: стекла, базальта, мергеля, габбро-базальта. Для обеспечения относительной неподвижности волокон  их связывают фенольными и т. п. смолами.

2. Пеноматериалы. Вспенивают для этой цели практически все материалы и делают:

• пластиковые – пенополиэтилен, пенополипропилен, пенополистирол, пенополиуретан;
• минеральные – пеностекло, пенокерамика (керамзит) и пр.

3. Природные измельченные:

• древесные опилки, стружки, отходы деревообработки;
• эковата – дробленная целлюлоза или обычная бумага;
• камыш, тростник, солома, полова (обмолоченные покрытия зерен) и т. п.;
• льняное, конопляное волокно и мн. др.

3.1. Пеностекло – один из лучших современных пенотеплоизоляторов

Высокие теплоизоляционные свойства имеют пеноматериалы только при наличии у них закрыто-ячеистой структуры. Такие материалы хорошо сохраняют тепло и почти не пропускают водяной пар.

Пеностекло как теплоизолятор впервые в СНГ начали производить в Украине в г. Запорожье в 2007 г.

Пеностекло – закрыто-ячеистое вспененное стекло. Состоит из замкнутых пузырьков, размером 0,2 – 0,5 мм.

Качественные характеристики:

• высокая степень теплоизоляции;
• гигиеническая и экологическая безопасность;
• высокая механическая прочность, но легкость резки и обработки;
• стойкость ко всем кислотам и парам, кроме плавиковой, к щелочам;
• долговечность, морозостойкость, негорючесть, длительное постоянство характеристик, безусадочность, малый вес и мн. др.

Недостаток один – сравнительно дорогое.

3.2. Напыляемые виды теплоизоляции

К напыляемым видам, прежде всего, относится пенополиуретан. Вспенивание происходит при соединении в смесителе двух жидкостей – изоцианатов и полиолов с катализаторами и добавками. Струю материала, начавшего вспениваться, подают на защищаемую поверхность. Пена поднимается и начинает «застывать», т. е. полимеризоваться. Процесс продолжается от 20 – 40 мин. до суток. Поверхность покрывается достаточно толстым слоем прочного полиуретана.

Второй напыляемый материала – целлюлозный утеплитель или эковата.

Он представляет собой переработанную особым образом макулатуру и имеет вид рыхлого мягкого материала вроде ваты.

Состав эковаты:

• 80 – 82 % вторичная переработанная целлюлоза;
• 10 – 12 % антисептиков – обеспечивают биологическую стойкость против грибков, насекомых, грызунов и т. п.;
• 6 – 8 % антипиренов – подавляют горючесть целлюлозы, которая не вспыхивает даже при 1 200 – 1 300°С.

Наносится напылением на поверхность любой шероховатости с помощью выдувной машины.

3.3. Минеральные ваты

Изготавливаются путем превращения в волокна природных, в основном, вулканических и искусственных минералов: базальта, стекла, мергеля, доменного шлака, габбро-базальта и мн. др. Волокна связывают между собой и получают структуры разной направленности: вертикально- и горизонтально-слоистую, пространственную, смешанную и т. п.

Достоинства:

• негорючесть;
• химическая стойкость;
• прекрасные звуко- и тепло-изоляционные свойства;
• малый вес;
• простота обработки и использования и мн. др.

3.4. Цементно-стружечные, -волокнистые и т. п.

Если смешать древесные стружки и опилки с цементом и затрамбовать их в форму, то получится цементно-стружечное изделие. Если использовать волокна: льна, конопли, крапивы, соломы и пр. – получим цементно-волокнистые материалы.

Эти два вида материалов имеют высокие теплоизоляционные свойства и широко используются в экологически-чистом строительстве.

Наличие цементного связующего обеспечивает их высокую механическую прочность, а органический наполнитель и воздушные промежутки – высокие теплоизоляционные качества.

4. Утепление деревянного дома: в каких случаях необходимо, особенности утепления (вывод точки росы в утеплитель)

Утепление деревянного дома чаще всего требуется для районов с суровыми зимами. В России таких районов большинство.

Традиционно используемые материалы для деревянного дома – бревна, брусы строганные, профилированные, клееные, оцилиндрованные бревна имеют толщину, не обеспечивающую нужное для большинства районов России тепловое сопротивление. Поэтому теплоизоляция неизбежна.

Правильно будет устраивать наружную теплоизоляцию, например, из минеральной ваты с естественной вентиляцией.

Для этого на подготовленную деревянную стену вертикально устанавливают бруски обрешетки, толщиной 50 – 90 мм. Толщину получают в результате теплового расчета конкретной стены, так, чтобы вывести точку росы в утеплитель (чем толще утеплитель, тем надежнее).

Расстояние между брусьями меньше на 20 – 30 мм ширины рулона минваты или его половины.

Утеплитель закрывают ветрозащитной паропроницаемой мембраной. Эта конструкция позволит вывести весь пар из утеплителя наружу здания.

Поверх мембраны устраивают деревянный или пластиковый сайдинг.