Особенности утепления наружных стен изнутри и снаружи

Утепление наружных стен с учетом местных условий и материалов может проектироваться изнутри, снаружи и в середине конструкции стены, в том числе с воздушной прослойкой (вентилируемый фасад) (Приложение 1). Первый и второй приемы предпочтительны при утеплении существующих зданий. Третий, а также второй чаще используются при новом строительстве из кирпича, монолитного железобетона, изготовлении трехслойных стеновых панелей и пр.

Положительными факторами утепления изнутри являются – возможность выборочно производить утепление отдельных квартир, участков дома. К недостаткам можно отнести необходимость устройства высококачественной пароизоляции для защиты конструкции от проникновения бытовых влаговыделений; необходимость выселения жителей во время производства работ; незначительные сокращения площади комнат и т.д.

Положительными факторами утепления снаружи являются: возможность обновления фасада здания (кроме реставрации); простота конструктивных решений дополнительной теплозащиты; работы могут производится без выселения жителей; площади помещений не уменьшаются и т.д. К недостаткам можно отнести изменение внешнего вида фасада; необходимость в защите теплоизоляции от атмосферных воздействий и поверхностных температурных деформаций снижающих долговечность.

Одним из существенных факторов определяющих выбор способа утепления наружных стен изнутри или снаружи является особенность распределения температур внутри слоев стенового ограждения отапливаемого помещения при одном и том же сопротивлении теплопередаче R_{существующее} R_сущ≈3,17м²° С/Вт (рис.2).

а)

сопротивление теплопередаче R_сущ≈3,17

t_{поверхности внутренней стены}=t_вн.пов=19°С

t_{1(после штукатурки)}=17°С

t_{2(после теплоизоляции)}=-22°С

t₃≈30°С

б)

сопротивление теплопередаче остается таким же, как и на рис. А

R_сущ=3,17

t_вн.пов.= 19,04°С

t_{1(после штукатурки)}=17,4°С

t_{2(после кирпича)}=8,7°С

t_{3(после теплоизоляции)}=-27,47°С

t₄≈-30°С

Рис. 2. Распределение температур внутри слоев стенового ограждения отапливаемого помещения при одном и том же сопротивлении теплопередаче R_сущ≈3,17 м²°С/Вт но разным размещением теплоизоляции: а) – изнутри; б) – снаружи.

При утеплении изнутри (рис.2а) температурный ноль находится в слое утеплителя (экструзионный пенополистирол), т.е. «внутри помещения». При этом кирпичная кладка 0,38м полностью промерзла. В течении зимы при оттепелях и заморозках именно материал в данном случае несущей стены воспринимает циклы замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания, что снижает его несущую способность и долговечность. При перебоях в отоплении на внутренней поверхности стены быстро снижается температура, образуется конденсат (иногда лед).

При утеплении снаружи (рис.2б) температурный ноль также находится в слое утеплителя, но кирпичная кладка расположена в зоне положительных температур, что способствует ее сохранности в пределах нормативных требований. Стена способствует меньшим потерям тепла и более комфортному климату внутри помещения.

Ощущение комфортности жилого помещения связано с температурой внутренних поверхностей периметра помещения, которые нормируются как температурный перепад Δ t_н между температурой внутреннего воздуха и поверхностью ограждений: для стены 4°С, потолка 3°С, пола 2°С. При отсутствии теплоизоляции или ее недостаточности внутренняя поверхность, например, наружной стены становится намного холоднее температуры воздуха в помещении (от 6°С и более), что приводит к усиленной конвекции воздуха. Житель помещения воспринимает это как сквозняк и вынужден в порядке компенсации поднимать температуру внутри помещения до 21-23°С.

При достаточной теплоизоляции стены при Δ t_н близком к нормируемому – конвекция воздуха практически отсутствует и житель чувствует себя комфортно при более низкой температуре (18-20°С).

Для устройства наружной теплоизоляции зданий, наиболее простой конструкции, например, с тонкой штукатуркой по утеплителю (Приложение2) [9], рекомендуется применение плитных утеплителей. Тип плитного утеплителя и его основные показатели (плотность, теплопроводность, огнестойкость, влагоемкость, легкость, сжимаемость и пр.) назначаются на основании теплотехнического расчета, нормируемого сопротивления теплопередаче R₀ ^mp, фактического состояния наружных ограждающих конструкций здания.

В плоскости стены проектируется применение разных типов плит утеплителя с учетом их пожаростойкости (оконные и дверные проемы, противопожарные преграды и пр.), стойкости к механическим ударным воздействиям, к вандализму (цокольная часть здания, узлы, входы в подъезды, спуски в подвалы и т.д.). (Таблица1).

Таблица 1.

Типы плитного утеплителя и примеры его применения при устройстве наружной теплоизоляции зданий с тонкой штукатуркой по утеплителю.

Другие материалы в том числе теплоизоляционные возможно подобрать в обновленном их перечне приведенном в СП 50.13330.2012[10].

Однородность, сплошность плит при утеплении стен снаружи – «под шубу», позволяет исключить влияние «мостиков холода», повысить теплотехническую однородность и качество ограждающих конструкций стен.

1.5. Потери тепла через «мостики холода» и их минимизация.

Проектирование трех и более, многослойных конструкций стен с утеплителем в середине, требует решения вопросов уменьшения потерь тепла через теплопроводные включения, иначе «мостики холода». Монолитность многослойных стен, совместность работы слоев, например, в трехслойной стене – наружного (защитного слоя), внутреннего (несущего) и устроенного между ними слоя утеплителя, обеспечивается связями. Связи, ребра, диафрагмы, сквозные швы из раствора или бетона, жесткие связи стен облегченной кладки из кирпича, гибкие связи, болты, шурупы, металлический крепеж, стержни, стыки в многослойных панелях и пр. снижают сопротивление теплопередаче. Например, в трехслойных железобетонных панелях с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами приведенное сопротивление теплопередаче уменьшается в два раза соответственно необходимо увеличение толщины утеплителя.

Проектирование связей допускается таким образом, чтобы температура внутренней поверхности по теплопроводному включению была не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха. Поэтому с целью исключения условий и участков выпадения конденсата на внутренней поверхности помещения теплопроводные включения (связи, «мостики холода») рационально проектировать несквозными и устраивать с наружной стороны.

При необходимости проектирования сквозных включений (металлические профили, металлические стержни, болты, оконные рамы и пр.) в них следует предусматривать вставки-разрывы «мостиков холода» - из материалов малой теплопроводности.

Однако, наиболее эффективно, особенно в трехслойных стенах, решение минимизации потерь тепла через «мостики холода» – применение изготовленных из современных инновационных материалов – стеклопластиковых связей.

Уменьшение сопротивления теплопередаче в трехслойной кирпичной стене утепленной пенополистиролом с различными теплопроводными включениями: – жесткими кирпичными связями; – армированной диафрагмой; – связями из нержавеющей стали; – стеклопластиковыми связями – показали*⁾ теплопотери соответственно 50%, 40%, 15% и 2%. Применение стеклопластиковых связей при конструировании стен крупнопанельных домов показало уменьшение теплосопротивления до 4-5%.

Стеклопластик один из перспективных материалов для гибких связей: теплопроводность как у керамического пустотного кирпича, прочность в три раза выше прочности стали марки Ст 3, а деформативные свойства выгодно отличаются от этих свойств стали, что важно для надежной работы гибкой связи. Стеклопластик – долговечный материал, не вступающий в химческое взаимодействие с бетоном и раствором (Приложение3).

Проектирование трехслойной стены из кирпича предусматривает устройство наружного – облицовочного слоя кирпичной стены толщиной 120мм (пол-кирпича) из облицовочного керамического или силикатного кирпича. Теплоизоляционный слой толщина которого определяется теплотехническим расчетом (от 50 до 150 мм) предусматривается из влагостойкой минеральной ваты или пенополистирола. Внутренний – несущий слой, толщина которого определяется расчетом на несущую способность и устойчивость, предусматривается из любого кирпича. Толщина слоя принимается: 120 мм для самонесущих стен, а также для несущих стен под монолитные или деревянные перекрытия в коттеджах; 250мм для несущих стен в домах до пяти этажей; 380мм для несущих стен в зданиях выше пяти этажей. Облицовочный слой к несущему крепится стеклопластиковыми связями в виде стержней с анкерами (рис.3а).

*⁾ – Закарявичус В. Теплые стены. В газ. «Строительный эксперт» №16, 1997г.

Предложенная конструкция трехслойной кирпичной стены в сравнении с однослойной стеной толщиной 2,5 кирпича обеспечивает повышение сопротивления теплопередаче в соответствии с требованиями и сокращение затрат на отопление до 30%.

Проектирование трехслойной стены из монолитного железобетона, предусматривает применение пенополистирола. Наружный – защитный слой, толщиной 100мм, и внутренний – несущий, толщина которого определяется расчетом на несущую способность и устойчивость (до 120 – 200 мм) проектируется из тяжелого бетона. Теплоизоляционный слой из пенополистирола с толщиной по расчету (не менее 150мм). Защитный слой к несущему крепится стеклопластиковыми гибкими связями в виде стержней. Эти связи являются фиксаторами пенополистирола в опалубке при бетонировании (рис.3б).

Рис.3. Трехслойные стены со стеклопластиковыми связями:

а) из кирпича: 1 – облицовочный слой из керамического или силикатного кирпича; 2 – стеклопластиковая связь; 3 – теплоизоляция из влагостойкой минеральной ваты или пенополистирола; 4 – внутренний, несущий слой из кирпича глиняного обыкновенного.

б) из монолитного железобетона: 1 – защитный слой из тяжелого бетона; 2 – теплоизоляция из пенополистирола; 3 – стеклопластиковая связь – фиксатор; 4 – внутренний, несущий слой из тяжелого бетона.

Рассмотренные решения трехслойных стен со стеклопластиковыми связями, инновационными предложениями – позволяют проектировать дома малой этажности для накопления и общения опыта их применения.