Есть мнение Теплоизоляция О нормативных требованиях к тепловой защите зданий

О нормативных требованиях к тепловой защите зданий

В 1999 г. НТС Госстроя России рассмотрел и одобрил результаты работы институтов ОАО «ЦНИИЭП жилища» и НИИ Строительной Физики РААСН по оценке экономической обоснованности принятых нормативных требований. Эти результаты (табл. 1) свидетельствуют о том, что введенные в новой редакции СНиП повышенные требования к теплозащитным качествам наружных ограждений зданий с применением эффективных утеплителей экономически обоснованы и практически реализуемы. При этом стоимость стен изменяется незначительно. В некоторых случаях повышение теплозащиты наружных стен удешевляет строительство на 10-15% по сравнению с периодом, предшествующим внесению изменений СНиП в 1995 г. В панельных конструкциях это происходит за счет замены дорогого керам-зитобетона более дешевым бетоном, в кирпичных стенах -за счет уменьшения их толщины.

Сопоставление теплозащитных и стоимостных показателей, например в Самарской области, выявило, что увеличение сопротивления теплопередаче В₀ наружного ограждения на 1 м² °С/Вт приводит к затратам при применении пенополистирола 37,2 руб/м², ми-нераловатных плит - 45,2 руб/м², пенополиуретана -200 руб/м², кирпичной кладки - 384 руб/м².

В табл. 2 приведено сопоставление требований СНиП П-3-79* по второму этапу с нормативными требованиями зарубежных стран. Для корректного сопоставления норма¬тивы зарубежных стран были пересчитаны для 5000 ГСОП. Очевидно, что за исключением Германии, российские нормативные требования все еще уступают зарубежным. Попытки объяснить это тем, что в зарубежных странах нормативные требования по сопротивлению теплопередаче установлены при заниженных показателях теплопроводности материалов в сухом состоянии, некорректны. Как показано ниже, в западных нормах, как и в отечественном нормировании, используются расчетные значения теплопроводности строительных материалов, полученные для условий их эксплуатации в ограждающих конструкциях.

Реализация новых требований

Если при проектировании покрытий, чердачных и цокольных перекрытий трудностей в реализации новых нормативных требований не возникает, то новые требования при проектировании наружных стен достигаются за счет разработки качественно новых технических решений. Как известно, с теплотехнической точки зрения условно различают три основных вида наружных стен по числу основных слоев: однослойные, двухслойные и трехслойные. Причем возможность применения тех или иных конструкций ограничивается наибольшим количеством ГСОП, при которых эта конструкция обеспечивает необходимый уровень теплозащиты и имеет разумную толщину.

Однослойные стены

Однослойные стены наиболее привычны российским проектировщикам и строителям и наиболее просты в исполнении, а при обеспечении необходимых теплозащитных свойств - и в эксплуатации. Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции. При соответствующем качестве материалов они обеспечивают требуемые параметры микроклимата в здании, формирующие комфортные условия в помещениях.

Для современных требований по теплозащите наиболее приемлемы стены из ячеистобетонных блоков, изготавливаемых по различным технологиям. При плотности этого материала не более 500 кг/м³, толщине стены 500 мм и расчетном значении коэффициента теплопроводности не более 0,15 Вт/(м°С) возможно его использование в районах с ГСОП до 6000-6500. Расширение области применения ячеистобетонных материалов для районов с ГСОП более 6500 также возможно, но при увеличении толщины стены до 700-750 мм. Как правило, стены из ячеистобетонных блоков проектируют как самонесущие с поэтажным опиранием на элементы перекрытия с обязательной защитой от внешних атмосферных воздействий (облицовка, штукатурный слой и т.п.).

Производство конструкционно-теплоизоляционных блоков из ячеистых бетонов налажено на Тобольском, Оренбургском, Голицынском заводах, Калужском ДСК и других, а блоков из особо легкого полистиролбетона (плотностью 150-550 кг/м³) - на 10 предприятиях строительной индустрии.

Для однослойных стен также целесообразно применение и других бетонных материалов плотностью не более 600-700 кг/м³ (легкие бетоны, пенобетоны и т.п.), однако их возможности при толщине стены 500 мм ограничиваются районами с ГСОП 2000.

В определенных условиях эффективны однослойные стены из глинистого пустотелого кирпича, обладающего достаточными теплотехническими характеристиками.

Двухслойные стены

Двухслойные стены содержат несущий и теплоизоляционные слои. В таких стенах теплоизоляция может быть расположена как снаружи, так и изнутри. Внутренняя теплоизоляция требует специального теплотехнического расчета на предмет защиты от увлажнения и накопления влаги в толще утеплителя и тщательного изготовления. Системы с наружной теплоизоляцией, имеющие ряд существенных преимуществ (высокая теплотехническая од¬нородность, ремонтопригодность, разнообразие архитектурных решений фасада, предпочтительность при реконструкции теплозащиты стен), начали широко применяться в строительной практике.

В настоящее время применяют, в основном, два варианта таких систем:

вариант 1 - системы с наружным штукатурным слоем; вариант 2 - системы с воздушным зазором.

Вариант 1 основан на применении теплоизоляцион¬ных материалов, отвечающих специальным требованиям, толщиной до 150 мм (минераловатные плиты) и до 250 мм (пенополистирольные плиты), закрепляемых на стене дюбелями со стальными распорными элементами и гильзами из полиамида. Утеплитель от внешних атмосферных воздействий защищают базовым клеевым слоем, армированным стеклосеткой, и декоративным слоем (штукатурка, окраска).

Особенностью варианта 1 является необходимость применения безопасных, долговечных и совместимых компонентов, исключающих частичное или полное растрескивание или обрушение теплоизоляционных слоефасадов зданий. В связи с этим компоненты и применяемые материалы и изделия должны обязательно пройти техническую оценку пригодности. При этом необходимо отметить, что рекомендации по выбору материалов и изделий, содержащиеся в СП 12-101-98, необходимо откорректировать с учетом этой оценки.

В настоящее время 20 зарубежных и отечественных фирм уже имеют по результатам такой проверки технические свидетельства Госстроя России на применяемые ими системы и работают в различных регионах страны с ГСОП 6000.

Вариант 2 отличается от варианта 1 отсутствием ограничений на толщину применяемого утеплителя - минераловатных плит, также закрепляемых на стене дюбелями. Однако теплоизоляционный слой защищают фасадными плитами из различных материалов, устанавливаемых на крепящихся к стене легких конструкциях из металлических профилей (стальных, из алюминиевых сплавов и их комбинации). Дополнительно утеплитель защищают паропроницаемой пленкой, устанавливаемой в заводских или построечных условиях. Кроме того, между фасадными плитами и утеплителем предусмотрен воздушный зазор толщиной 60 мм.

Безопасность и долговечность этого варианта зависит от многих факторов, в том числе - от обеспечения требований антикоррозионной защиты крепежных элементов и их соединений.

В настоящее время 12 организаций представили в Госстрой России материалы для технической проверки пригодности своих систем.

При использовании дюбелей длиной 400-450 мм для крепления минераловатных плит к стене вариант 2 может найти применение в районах с ГСОП > 9000.

В настоящее время системы с наружной теплоизоляцией реализуются на большинстве строящихся зданий с монолитным железобетонным каркасом и при реконструкции панельных и кирпичных зданий.

Трехслойные стены

Трехслойные стены, возводимые на строительной площадке с применением различных видов мелкоштучных изделий и расположенного между наружным и внутренним слоями утеп¬лителя использовались и раньше в строительстве в виде ко-лодцевой кладки. Невысокая теплотехническая однородность (менее 0,5), вызванная рассекающими утеплитель кирпичными перемычками, а также проблемы контроля исполнения клад¬ки сильно ограничивают ее применение в условиях новых требований по энергосбережению.

Новые требования к энергосбережению потребовали применения кладок с использованием эффективных мелкоштучных изделий, повышающих теплотехническую однородность стен до 0,64-0,74. Для гибких связей используется стальная арматура с соответствующими антикоррозионными свойствами стали или защитных покрытий. Однако применение таких конструкций по регионам огра¬ничено разумной толщиной стен (в 2,5-3 кирпича).

Трехслойные бетонные стены в индустриальном домостроении применяются довольно давно, но с более низким по сравнению с современными требованиями приведенным сопротив¬лением теплопередаче. Для повышения теплотехнической однородности необходимо было отказаться от жестких связей между наружным и внутренним слоями и перейти на гибкие стальные связи в виде отдельных стержней или их комбинаций. Этому же способствует и применение плитно-заливочных или заливочных утеплителей. Многочисленные расчеты по определению приведенного сопротивления теплопередаче, про¬веденные в НИИСФ, ЦНИИЭП жилища и других организациях, в т.ч. по программам трехмерных температурных полей, показали, что коэффициент теплотехнической однородности таких конструкций составляет 0,67-0,8, что уже вполне приемлемо для решения поставленной задачи.

По конструктивным возможностям трехслойные стены толщиной 350-450 мм с утеплителем толщиной 200-300 мм из пенополистирола и минеральной ваты на гибких связях могут применяться в регионах, где показатель ГСОП достигает 6000-7000.

В настоящее время имеются многочисленные примеры по изготовлению трехслойных ограждающих конструкций, отвечающих требованиям второго этапа СНиП 11-3-79*. Так, например, московские ДСК и предприятия промышленности строительных материалов успешно освоили производство с учетом применения энергосберегающих проектных решений серий жилых домов П44Т, ПЗМ, КОПЭ, П46М, Пд4 в объеме более 2,2 млн. м² общей площади в год. Причем все московские ДСК изготавливают стеновые панели с приведенным сопротивлением теплопередаче в пределах 3,16-3,28 м,sup>2°С/Вт, что выше требований 3,15 м²-°С/Вт для второго этапа. Аналогичные трехслойные панели применяют при возведении зданий домостроительные комбинаты в Подольске и ДСК «Седо», Щелково, Тучково, Электростали и Орехово-Зуево, Челябинске, Республике Татарстан, Бурятии, Карелии, Хабаровском крае, Свердловской, Ленинградской, Архангельской, Орловской, Псковской, Новгородской, Томской и Самарской областях.

Для оценки безопасности и долговечности дискретных связей (шпонок) различных модификаций и стекло-пластиковых гибких связей требуется получение дополнительной информации и их одобрения техническим свидетельством Госстроя России.

Очевидно, что отсутствие новой редакции ГОСТ 11024 «Панели наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия» сдерживает развитие этого перспективного направления.

Стены из трехслойных легких «сэндвич»-панелей продолжают широко применяться, прежде всего в промышленном строительстве. Здесь также, как и в предыдущем случае, решающее слово за нормативной базой, и, прежде всего, это разработка стандарта на «сэндвич»-панели с минераловатным утеплителем.

О расчетных показателях строительных материалов

Как известно, имеется существенное различие в коэффициентах теплопроводности материалов в сухом состоянии и этих же материалов в ограждающей конструкции. Например, пенополистирольные плиты плотностью 40 кг/ м³ имеют коэффициент теплопроводности в сухом состоя¬нии 0,038 Вт/(м°С), а в ограждающей конструкции здания, расположенного в центральной полосе России, с учетом увлажнения стены при эксплуатации тот же коэффициент имеет значение 0,05, т.е. на 30% выше. Зарубежные и отечественные производители теплоизоляционных материалов при продаже часто сообщают данные, полученные при лабораторных испытаниях своего материала в сухом состоянии, и эта величина по ошибке и в нарушение СНиП Н-3-79* иногда используется при проектировании.

СНиП Н-3-79* требует при проектировании использовать только расчетные (применяемые при проектировании) значения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов в условиях эксплуатации А и Б. Табличные значения в этом СНиП установлены на базе матери¬алов, выпускаемых отечественной промышленностью. Поскольку на рынке стройматериалов России появились теплоизоляционные материалы, производимые по новейшим технологиям и с улучшенными теплоизоляционными свойствами, возникла необходимость в разработке стандартизованной методики определения расчетных значе¬ний для этих материалов в эксплуатационных условиях. Такая методика разработана и приведена в принятом Гос¬строем России СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий». Методика предназначена для аккредитованных Госстроем России испытательных лабораторий, устанавливает процедуру определения расчетных значений для конкретных марок и типов строительных материалов, в том числе и зарубежных.

Аналогичный подход при определении расчетных значений используется и за рубежом. Так, например, Международная организация по стандартизации (ИСО) разработала стандарт 10456 «Определение декларированных и расчетных теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов». В ФРГ действует стандарт 01Ы 4108, ч. 4, содержащий таблицу расчетных значений коэффициентов теплопроводности строительных материалов и изделий. В Дании ведущими производителями теплоизоляционных материалов, научными и другими организациями в 1997 г. создана независимая организация (\/1К), которая контролирует применение расчетных значений теплопроводности при проектировании на базе датского стандарта йЗ 418. Аналогичные подходы использованы в стандартах Норвегии (N5 3031), Швеции (ВВВ 99), Эстонии (Б/3 724:1996), Литвы ((5ТР 2.01.03:1999) и других стран.

О долговечности и ремонтопригодности ограждающих конструкций с эффективной теплоизоляцией

Существует мнение, что расположение утеплителя снаружи несущей части стены вызывает снижение ее долговечности за счет скапливания влаги у наружного отделочного слоя и попеременного замораживания и оттаивания ее в процессе эксплуатации в холодный и переходный периоды года.

Однако результаты расчетов и натурных исследований влажностного режима таких стен, проведенных в ряде исследовательских институтов, показывают, что при правильном их конструировании недопустимого влагонакопления у наружного отделочного слоя не происходит. Так, в ЦНИИ-ЭП жилища были проведены комплексные исследования долговечности конструкций наружных стен, утепленных минераловатными плитами на основе базальтового волокна с отделочным штукатурным слоем. Было выполнено наружное утепление однослойных стен жилых домов серии 1-515, построенных в г. Москве. Эксплуатация этой системы наружной теплоизоляции в течение длительного времени не выявила никаких дефектов и привела к улучшению теплового и влажностного режима жилых помещений и стен.

Аналогичные результаты с наружной теплоизоляцией были получены в Литовском НИИ Строительства, где такая конструкция без изменения своих свойств выдержала более 70 циклов замораживания и оттаивания. Опыт массовой эксплуатации наружной теплоизоляции в Польше и Германии в течение более чем 25 лет также не выявил ухудшения эксплуатационных качеств наружной теплоизоляции и ее облицовочных слоев.

О пароизоляции

Теплозащитные свойства многослойной конструкции в большей степени зависят от установившейся влажности теплоизоляции, поэтому к выбору последовательности расположения теплоизоляционных и пароизоляционных слоев следует подходить с большой осторожностью. Вследствие разницы давлений водяного пара через ограждающую конструкцию происходит его диффузия в наружную сторону. По этому задача при проектировании многослойных ограждающих конструкций состоит в ослаблении диффузии водяного пара во внутренние слои стены и отводе влаги, проникшей внутрь ограждения. С этой целью проектируют пароизоляционные слои, которые следует располагать как можно ближе к внутренней поверхности стены. Применять теплоизоляцию с внутренней стороны допустимо только при условии надежного пароизоляционного слоя со стороны помещения, что на практике трудно выполнимо.

О светопрозрачных ограждающих конструкциях

Новое поколение оконных конструкций основано на использовании в качестве светопрозрачных элементов одно- и двухкамерных стеклопакетов, применение которых в светопрозрачных конструкциях позволило существенно повысить уровень теплозащиты по сравнению с ранее выпускавшимися. Использование в стеклопакетах стекол с селективным покрытием увеличивает сопротивление теплопередаче оконных блоков до 0,6-0,65 м²°С/Вт. Качественно на другом уровне решаются и вопросы герметизации притворов.

Внедрение в практику отечественного строительства окон в пластмассовых переплетах с повышенной теплозащитой повлекло за собой ряд ошибок в теплотехническом проектировании фасадов зданий и монтаже светопроемов. Одна из ошибок первоначального внедрения таких окон связана с малой толщиной пластмассовых оконных блоков в пределах 50-55 мм, в связи с чем на внутренних поверхностях оконных откосов возникают зоны с пониженными температурами, приводящие к выпадению конденсата или даже его замерзанию. Для устранения этого необходимо выбирать светопрозрачную конструкцию с увеличенной толщиной не менее 80 мм и размещать ее в оконном проеме на глубину обрамляющей «четверти» от плоскости фасада стены, заполняя пространство между оконной коробкой и внутренней поверхностью четверти вспенивающимся теплоизоляционным материалом.

Другие ошибки связаны с недостаточным учетом вопросов воздухопроницаемости. Нормируемая воздухопроницаемость заполнений светопроемов окнами в деревянных переплетах равна 6 кг/(м²ч), в пластмассовых - 5 кг/(м²ч) при разности давлений 10 Па; причем эта величина установлена с учетом воздухопроницаемости примыканий оконной коробки к стене. Результаты сертификационных испытаний окон в пластмассовых переплетах показывают, что воздухопроницаемость притворов открываемых элементов окон находится в пределах 0,5-2 кг/(м²ч). Из-за пониженной воздухопроницаемости притворов окон в пластмассо¬вых переплетах (и новейших типов окон в деревянных переплетах) и высокой герметизации примыкания окон к стенам происходит недостаточный воздухообмен и, как следствие, повышенная влажность в помещениях. Чтобы избежать этого явления, необходимо осуществлять периодическое проветривание помещений - открывание окна или форточки на 10-15 мин обеспечивает требуемый воздухообмен и не несет заметных теплопотерь. Вместе с тем современные оконные конструкции уже оснащаются регулируемыми приборами вентилирования (шумозащитными клапанами, специально организованными отверстиями в оконном профиле, поворотно-откидными устройствами, фиксаторами), которые могут обеспечить любой вариант проветривания помещения по желанию пользователя.

Для оценки влияния ограждающих конструкций на воздухообмен в помещениях недостаточно нормативных документов на методы определения воздухопроницаемости ограждающих конструкций (ГОСТ 25891-83, ГОСТ 26602.2-99). Необходима разработка нового стандарта на метод определения воздухопроницаемости помещений и зданий в целом. Такая методика уже нашла распространение за рубежом в ряде стандартов зарубежных стран и в новом стандарте ИСО 9972.