Пропорция теплопотерь в здании выглядит примерно так: через стены уходит 35% тепла, через кровлю — 25%, через полы и двери — по 15%, через окна — 10%. Правильно подобрав утеплитель и грамотно его смонтировав, можно на 30% сократить затраты на обогрев дома.
Слагаемые пользы
Теплоизоляционные материалы применяются для всех элементов конструкции здания — кровли, стен, окон, дверей, пола и фундамента. Грамотно подобранные и правильно уложенные изоляционные материалы выполняют не только свою прямую функцию (сохраняют тепло), но и ряд сопутствующих. В частности, они позволяют увеличить полезную площадь здания без изменения его габаритов, за счет уменьшения основных параметров (веса и толщины) ограждающих конструкций, тем самым обеспечивая значительную экономию, ведь тогда и стройматериалов требуется меньше, и фундамент нужен облегченный, и стоимость работ сокращается.
Кроме того, в процессе эксплуатации дома беспрепятственный отток тепла приходится постоянно компенсировать за счет системы отопления — проще говоря, «кочегарить» чаще и интенсивнее. Качественная же изоляция существенно сокращает эту часть расходов, оптимизируя отопление зимой и кондиционирование летом, то есть заметно снижает затраты как энергии, так и денег.
Полноценно использовать отопительное оборудование нового поколения без хорошей теплоизоляции тоже не получится. Скажем, современные конденсационные котлы показывают максимальный КПД, когда температура в обратной линии не превышает 57 °С, то есть сама система обогрева должна быть низкотемпературной. Казалось бы, наши суровые зимы перечеркивают перспективы использования этих агрегатов, поскольку температуру теплоносителя приходится выдерживать «с запасом». И здесь на помощь приходят эффективные изоляционные материалы, позволяющие обеспечить высокотехнологичным теплогенераторам оптимальные условия.
Принципы работы и свойства
Главное качество любых теплоизоляционных материалов — низкая теплопроводность, благодаря чему он и предотвращает утечку «полезных градусов». Нулевой теплопроводностью обладает вакуум, а в обычных условиях этот коэффициент минимален у воздуха: 0,025 Вт/м•°С при +20 °С (показывает количество тепла, проходящего через материал толщиной 1 м площадью 1 м2 за единицу времени при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1°С). Поэтому в любом утеплителе независимо от вида материала (будь то каменная вата или какой-либо вспененный полимер) в качестве составляющей присутствует... воздух. Этим объясняются малый вес утеплителей и их способность при упаковывании сильно уменьшаться в объеме, а затем быстро восстанавливать форму.
В структуре теплоизолятора материал чередуется с воздушными прослойками (пузырьками, микрокамерами), которые и выполняют основную работу по задержанию тепла. Коэффициент теплопроводности современных утеплителей (к примеру, каменной ваты) составляет 0,039-0,045 Вт/(м*К), при том что по ГОСТ-16381-77 максимально допустимый показатель — 0,175 Вт/ (м*К).
Теплоизоляционные материалы классифицируются по следующим характеристикам: по виду основного исходного сырья (органические и неорганические; у последних количество неорганических веществ в смеси превышает 50% по массе); структуре (волокнистые, ячеистые, сыпучие); форме (рыхлые, плоские, фасонные, шнуровые); возгораемости (несгораемые, трудносгораемые, сгораемые). По структуре и форме утеплитель бывает зернистый (обычно это вспененные гранулы); твердый (жесткие пенополимерные плиты, прессованная стружка); в виде матов («матрасы» из нескольких слоев минеральной ваты); рулонный (тоже слой ваты, только несколько тоньше); в плитах (несколько слоев ваты, скрепленных специальной клеящей пропиткой).
Среди свойств утеплителя, которые указываются на упаковке, наиболее значимыми являются: теплопроводность (чем ниже этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло и меньшей толщины требуется); влагопоглощение (чем ниже показатель, тем выше влагостойкость); воздухопроницаемость (чем она меньше, тем лучше материал держит тепло); огнестойкость (определяется температурой горения — соответственно, чем выше этот параметр, тем ниже опасность воспламенения). Очень важны также срок годности и соответствие материала нормам безопасности.
Для обеспечения комфортных температурных параметров жилой среды в условиях многих регионов России толщина кирпичной кладки без теплоизоляции должна достигать 1,5 м. Включение же в состав стены минеральной ваты позволяет уменьшить общую толщину конструкции до 38 см.
Если изделие предназначено для устройства внутренней теплоизоляции, к нему предъявляются более жесткие требования. Лучше всего здесь подходят минеральная и шерстяная вата. Последняя ко всему прочему способна противостоять плесени и грибкам. Одним из наиболее универсальных утеплителей можно назвать каменную вату — она применяется для теплоизоляции кровли, а также в стеновых системах. Производится из природного камня базальтовых пород, расплавленного до состояния «вулканической лавы» и при охлаждении превращенного в волокнистую массу. После полимеризации волокон происходит окончательное формирование, и материал превращается в пригодные для использования изделия (плиты, маты, рулоны и т.д.). Благодаря своей структуре каменная вата обладает малой теплопроводностью и хорошими звукоизолирующими свойствами, также очень важно отметить ее высокую экологичность (она позволяет дому «дышать»). К тому же вата непривлекательна для грызунов и насекомых, поскольку является, по сути, чистым камнем. Среди других теплоизоляторов со сходной структурой можно назвать стекловолокно, вспененный или формованный пенополистирол, шерстяную вату, древесностружечные плиты.
Общие правила монтажа
Стандартный теплоизоляционный «пирог» состоит из трех слоев: паро-, тепло- и гидроизоляционного материала. Иногда схема усложняется за счет добавления слоев, минимизирующих отрицательные последствия взаимодействия теплоизоляционных материалов с жилым пространством и наружной средой. Проводить изоляционные работы можно снаружи или изнутри здания. Первый вариант предпочтительнее, поскольку жилая площадь при этом не уменьшается. Зачастую компании, занимающиеся производством панельно-каркасных домов, размещают утеплитель внутри панелей-модулей еще на этапе их изготовления. Чтобы теплоизоляция была эффективной, «оболочка» должна содержать минимум «мостиков холода», то есть каналов с большой теплопроводностью. К ним относятся, например, различные металлические детали, а также конструктивные узлы, проходящие сквозь теплоизолирующие слои. Кроме того, поскольку под действием влаги утеплитель способен потерять или даже изменить свои свойства, он должен быть защищен от проникновения паров из воздуха жилых помещений.
Одно из правил укладки теплоизолирующих слоев состоит в том, что паропроницаемость должна повышаться от внутренних помещений к улице. В качестве пароизоляционных барьеров применяются специальные пленочные материалы, размещаемые на границе с жилым пространством, а с другой стороны теплоизолятора (под кровлей или под облицовочным материалом фасада здания) располагают слой гидроизоляции.
Если в качестве гидроизоляционного материала используется обычная пленка с микроперфорацией, необходимо предусмотреть два вентиляционных зазора: между теплоизоляционным материалом и пленкой с одной стороны, между пленкой и наружным (кровельным или облицовочным) материалом с другой. Иначе (при прямом контакте пленки с поверхностью теплоизоляционного материала) благодаря капиллярному эффекту перфорация начнет «прокачивать» сквозь себя конденсат, который испортит находящийся под ней утеплитель.
Но если в качестве гидроизоляции используется супердиффузионная мембрана, можно обойтись и одним вентиляционным зазором. Дело в том, что мембрана представляет собой влагопоглощающий нетканый материал, структура которого способствует очень быстрому испарению попавшей в него влаги. Поэтому мембрана как бы высасывает из утеплителя пар, и он удаляется через вентиляционный зазор, не успев превратиться в конденсат. Это объясняет хорошую паропроницаемость супердиффузионных мембран — гораздо большую, чем у гидроизоляционных перфорированных пленок, что позволяет монтировать мембраны прямо на теплоизоляционный слой.
Для кровли рекомендуется использовать плиты из каменной ваты плотностью не менее 160 кг/м3, поскольку они должны иметь высокую механическую прочность. Но при толщине теплоизоляционного слоя более 150 мм для уменьшения веса кровли можно использовать два слоя плит разной плотности.
Многие производители плиточных утеплителей учитывают это свойство материала и выпускают свою продукцию уже с покрытием, что существенно ускоряет монтаж.
Традиционные и современные методы
За исключением некоторых незначительных деталей процесс утепления стен и кровли выглядит примерно одинаково: конструктивной основой служит стандартный «пирог» из паро-, тепло- и гидроизоляции, его прикрывает кровельный материал или наружная облицовка.
Набор слоев выглядит так:
1. Внутренняя облицовка. Для нее обычно используют вагонку, сайдинг, а также гипсокартон и другие листовые материалы.
2. Пароизоляция — специальные пленки из полимерных материалов, препятствующие проникновению пара из внутренних помещений дома в теплоизоляционные материалы.
3. Теплоизоляция — минеральная или каменная вата, стекловолокно и др. Препятствует оттоку тепла наружу (а летом, наоборот, не дает перегреваться воздуху в комнате). Если материал мягкий, размер отдельных элементов должен немного превышать расстояние между рейками каркаса или стропильной системы — чтобы плиты можно было ставить враспор.
4. Гидроизоляция — специальная пленка или супердиффузионная мембрана. Пленка натягивается в нескольких сантиметрах от теплоизолятора, мембрану можно расстелить прямо по его поверхности.
5. Вентиляционный зазор. Создает вентиляционный канал, предназначенный для удаления влаги, оказавшейся между поверхностью утеплителя и слоем кровли или наружной облицовки.
Таким же образом обрабатывают потолок, если он граничит с холодным чердаком, а не с мансардным помещением — с той лишь разницей, что в качестве теплоизоляционного материала здесь может использоваться керамзит.
Что касается стен деревянного дома, то в них тепло утекает через межвенцовые швы. Со щелями между бревнами традиционно борются простым и действенным способом: проконопачивая их природными материалами — пенькой, паклей, льняными «веревочками». При строительстве тоже применяются уплотнители — их укладывают на готовый венец перед монтажом следующего. В качестве отличного естественного уплотнителя зарекомендовал себя мох, который максимально заполняет пространство между венцами. Сегодня уплотнители производятся в заводских условиях из льноватина, джута, джутового войлока и др.
Для обеспечения комфорта обитателей дома утеплять следует не только основные элементы здания (стены, крышу), но и пол, особенно если он граничит с гаражом, подвалом, мастерской и другими неотапливаемыми помещениями. Материалы используются те же: вспененный или формованный пенополистирол, каменная вата, керамзит. В жилом помещении разница температуры воздуха над поверхностью пола и под потолком не должна превышать 2-2,5 °С.
При теплоизоляции фундамента применяются в основном искусственные материалы — пенополистирол и пенопласт. Коэффициент влагопоглощения у них гораздо меньше, чем у минеральной ваты, что иногда позволяет обойтись без пароизоляционной пленки. Так, экструдированный пенополистирол способен выдержать взаимодействие с настолько влажной средой, что его используют даже в дорожном строительстве. Лучше всего позаботиться о теплоизоляции фундамента еще до его заливки, то есть утеплить траншею. Набор теплоизолирующих слоев для фундамента выглядит следующим образом: граничащий с грунтом геотекстиль, гидроизоляционный материал, теплоизолятор, полиэтиленовая пленка.
