Современные немецкие технологии наружного утепления зданий

Александров А. Современные немецкие технологии наружного утепления зданий // Технологии строительства. 2002. №1. C.72-75


Являясь одной из ведущих держав мира по производству энергии, Россия, тем не менее, значительно уступает экономически развитым странам в вопросах рационального использования энергоресурсов. Так, к примеру, на отопление одинаковой по величине жилой площади у нас в стране расходуется тепла в 2-3 раза больше, чем в странах Западной Европы.



Анализ зарубежного опыта решения проблемы энергосбережения показывает, что одним из наиболее эффективных путей выхода из создавшейся кризисной ситуации является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий и сооружений. В этой связи обращает на себя внимание повсеместное внедрение в строительную практику различных систем наружной теплоизоляции и отделки фасадов.

В Германии, как и в России, вопросам теплозащиты строящихся и в особенности реконструируемых объектов уделяется очень большое внимание: общеизвестная программа комплексной санации существующего панельного жилья помимо мероприятий, связанных с заменой систем инженерного обеспечения, оконных блоков, ремонтом крыш, установкой терморегулирующей аппаратуры в обязательном порядке включает перечень работ по утеплению и облицовке наружных стен.

В качестве одного из наиболее эффективных методов повышения термического сопротивления ограждающих конструкций зданий немецкие строители используют теплоизоляционные системы ?Warmedamm-Verbundsysteme (WDVS)?, что в переводе означает ?Системы теплозащиты скрепленного типа?. В Германии первый объект, утепленный при помощи WDVS-технологий, был сдан в эксплуатацию в 1957 году.

В настоящее время практически во всех странах Европы, будь то солнечная Греция или заснеженная Финляндия, активно применяются технологии утепления, подобные WDV-системам. Общий объем фасадных поверхностей, теплоизолированных при помощи систем скрепленного типа, уже составил несколько сотен миллионов квадратных метров. Причем разработаны перспективные программы и выпущен ряд нормативных документов, которые отныне будут действовать не только на территории Германии. В России аналогичные системы называют системами наружного утепления ?мокрого? типа.

Более 70 производственных фирм Германии, имеющих то или иное отношение к системам теплозащиты скрепленного типа, объединены в профессиональный союз, название которого в переводе на русский язык звучит как ?Союз теплоизоляции Германии?. Помимо фирм-поставщиков систем в целом, в него вошли компании, занимающиеся изготовлением и поставкой отдельных компонентов систем (утеплителя, армирующей сетки, цокольных реек, опорных и угловых профилей, уплотнитель-ной ленты и т. д.), а также элементов крепежа. На российском строительном рынке первые профессиональные системы теплоизоляции фасадов из Германии появились в 1996 году. Сегодня в распоряжении отечественных строителей имеется продукция нескольких немецких фирм. Назовем лишь те системы утепления,которые получили Технические свидетельства Госстроя РФ: РУСХЕКК-ТИСС, BauColor, Capatect, Alsecco, Ispo.

Поскольку предлагаемые варианты наружной теплозащиты и отделки фасадов относятся к сфере ?высоких? технологий в строительстве, то, разумеется, для наиболее эффективного использования зарубежного опыта в первую очередь требуется массовая подготовка специалистов-исполнителей работ. Поэтому для обеспечения высококвалифицированного инжиниринга по внедрению той или иной системы в России перечисленные фирмы-изготовители берут на себя организацию процесса обучения инженерно-технического и рабочего персонала применению технологии наружной теплоизоляции с выдачей соответствующих сертификатов на право обучения и осуществления технического надзора за выполнением работ.

Принимая во внимание характерные для России экстремальные значения температур и влажности, а также зависимость времени проведения строительно-монтажных работ от сезонных изменений в природе, нетрудно сделать вывод о том, что надежную и долговременную защиту строительных конструкций система наружной теплоизоляции может обеспечить лишь при соблюдении определенных условий.



Пятилетний опыт внедрения систем теплозащиты скрепленного типа позволяет сформулировать ряд требований, которые необходимо учитывать при их проектировании. Это, прежде всего:

? прочность и надежность строительного основания;

? прочность и стабильность систем теплоизоляции;

? противопожарная защита;

? звукоизоляция;

? тепловая защита;

? теплоустойчивость;

? построение систем с учетом диффузии водяного пара, влагопереноса и конденсации;

? долговечность;

? антикоррозионная защита;

? ремонтопригодность;

? реализация новых архитектурных и цветовых решений.

Прочность и надежность строительного основания

Строительное основание для систем ?мокрого типа? должно обладать хорошей несущей способностью, быть очищенным от пыли, жиров, масел. Прочность на разрыв верхнего слоя основания должна быть не менее 0,08 МПа.

Существенным моментом являются ограничения в отношении неровностей поверхности строительного основания. Так, при различных вариантах закрепления теплоизоляционных плит перепад высот должен составлять:

только приклеивание 1 см /м;

приклеивание и дюбелирование 2 см /м;

механическое крепление (несущие шины и дюбелирование) 3 см /м.

Прочность и стабильность систем теплоизоляции

Прочность и стабильность систем характеризуются целым комплексом факторов, имеющих различную физическую природу. Представим их в следующей последовательности:

нагрузка от собственного веса, кН/м2;

ветровой напор и ветровой ?отсос?, кН/м2;

термодинамическая переменная нагрузка за счет ежедневных и сезонных колебаний температуры наружного воздуха;

солнечная радиация;

первоначальная усадка;

гидродинамические нагрузки за счет сезонных колебаний относительной влажности воздуха;

дождевая нагрузка;

ударная прочность.

Перечисленные факторы влияют как на физико-технические характеристики отдельных слоев, так и на систему теплоизоляции в целом.

Противопожарная защита

В настоящее время на территории России фактически применяются два типа систем теплоизоляции ?мокрого? типа. Негорючая система: минераловатная плита из базальтового волокна, минеральный клей и декоративная минеральная штукатурка. Трудногорючая система: плита из пенополистирола, минеральный клей и минеральная или декоративная полимерная штукатурка. В такой системе предусмотрены специальные межэтажные горизонтальные противопожарные рассечки из минераловатных негорючих плит. Такими же рассечками защищаются оконные и дверные проемы.

Системы теплоизоляции с утеплителем из пенополистирола должны в обязательном порядке проходить натурные огневые испытания. Испытательный стенд создан на производственной базе АО ?Златоустметаллургстрой? в г. Златоусте Челябинской области. Методика испытаний разработана ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и одобрена Госстроем и ГУГПС МВД России.

Звукоизоляция

Система ?мокрого? типа ? классический пример двухслойной акустической конструкции. В нашем случае система ?мокрого? типа представляет собой колебательную систему, работающую по принципу масса - пружина - масса. Массами выступают несущая стена и внешний штукатурный слой, пружина ? теплоизоляционный материал из минерального волокна или пенополистирола.

Звукоизоляция может существенно снизиться, теоретически даже до нуля, когда обе массы начинают колебаться с одной частотой, то есть, если наступает резонанс. Таким образом, анализ данной модели колебательной системы заключается в оценке полосы частот перед резонансом, в зоне резонанса, после резонанса и в области стоячих волн.

С точки зрения звукоизоляции оптимальна та многослойная ограждающая конструкция, у которой резонансная частота вынесена за область так называемых ?строительно-акустических частот?, что соответствует интервалу [100...3200] Гц.

Тепловая защита

Многослойные системы теплоизоляции ?мокрого? типа с эффективными утеплителями из минераловатных плит или пенополистирола без труда позволяют достичь необходимого значения приведенного термического сопротивления теплопередаче ("ограждающих конструкций, при этом сама ограждающая конструкция может иметь толщину, которая рассчитывается только из условия достаточной несущей способности.

Теплоустойчивость

Легкие ограждающие конструкции имеют более низкий коэффициент теплоусвоения материала несущей стены, но снижение теплоустойчивости в достаточной мере компенсируется за счет высокого термического сопротивления теплоизоляционного материала.

Диффузия водяного пара, конденсация и влагоперенос

Само понятие ?многослойная ограждающая конструкция? подразумевает наличие слоев с различной паропроницаемостью. В связи с тем, что значения температуры воздуха внутри и снаружи здания, как правило, не совпадают, всегда существует определенный перепад давления, а стало быть, водяные пары постоянно диффундируют через ограждающие конструкции в область более низкого давления. Если в какой-то зоне ограждающей конструкции температура опускается до температуры точки росы (температура насыщения водяного пара), то происходит выпадение конденсата. Процесс появления влаги и накопления ее в конструкции относится к одному из самых вредных факторов, которые приводят к разрушению конструкции, снижению теплозащиты, появлению плесени, грибков и т.д. В многослойных конструкциях это усугубляется еще и тем, что слой, имеющий минимальную паропроницаемость, может выступать в качестве паробарьера.

Таким образом, количественный расчет влагопереноса является одним из важнейших при проектировании многослойной ограждающей конструкции.



Правильно спроектированная система ?мокрого? типа должна удовлетворять двум требованиям:


Накапливаемое количество влаги не должно приводить к переувлажнению ограждающей конструкции.

Количество влаги, которое испаряется из ограждающей конструкции в летний период, должно превышать количество влаги, накапливаемой в зимний период.

Долговечность

Долговечность характеризует систему ?мокрого? типа с точки зрения способности сохранять свои эксплуатационные свойства в течение длительного времени. Долговечность обычно подтверждается испытаниями в климатической камере, где образец системы подвергается циклическому воздействию низких и высоких температур при различных значениях относительной влажности. При этом периодически образец облучается ультрафиолетовой и инфракрасной лампами. По количеству циклов, которое образец выдержал без видимых повреждений, ориентировочно оценивается долговечность.

Очевидно также, что более объективно о степени долговечности той или иной системы теплоизоляции можно судить только после ее длительной эксплуатации.

В ноябре 1999 года восемь ведущих стран Европы (Дания, Франция, Финляндия, Германия, Нидерланды, Италия, Португалия, Великобритания) приняли документ ?Основные положения по европейскому техническому утверждению внешней тепловой изоляции сложных систем со штукатуркой?, который устанавливает срок эксплуатации систем ?мокрого? типа. Срок эксплуатации должен составлять не менее 25 лет, если система прошла сертификацию, элементы системы поставляются одним поставщиком, а также при условии, что она правильно смонтирована и эксплуатируется в соответствии с рекомендациями производителя.

Антикоррозионная защита

В системе ?мокрого? типа в качестве разнообразных несущих и крепежных элементов могут использоваться изделия из металла, например, сердечники для пластиковых дюбелей и т.д. Кроме того, в системе могут находиться или проходить через нее конструктивные металлические элементы, например, ограждения балконов, ввод/вывод коммуникаций и т.д. Все эти элементы должны быть защищены специальными антикоррозионными составами (грунтовками или красками).

Отметим также, что системы ?мокрого? типа являются замкнутыми системами, которые практически исключают доступ таких агрессивных соединений, как Н2О; СО2; 5О2 и др., что в случае изготовления несущеé