Утепление газобетона

 

У меня закончены внутренние отделочные работы. Теперь мне предстоит заняться утепление моего гостевого дома снаружи. Напомню, что дом построен год назад из газобетона D500 с толщиной стены 300 мм. Я умышленно сделал толщину стены 300 мм, чтобы увеличить внутреннее пространство дома и уменьшить занимаемую площадь на участке. Но чем же мне утеплить дом и надо ли это делать? Вот о том каким материалом провести утепление газобетона, мы и поговорим в этой статье.

 

Для того, чтобы получить информацию из первых рук, я связался с производителем газобетонных блоков из которых построен мой дом. Поэтому далее, я буду делиться с вами информацией от производителя.

 

Хочу сразу заметить, что нормы теплопроводности с Советских времен ужесточились. И то, что раньше было нормой, сейчас не проходит по СНиП. Так, если раньше, утепление газобетона толщиной 300 мм. не требовалось, то сейчас, такую стену  требуется утеплить. Что касается производителя, то он утверждает, что кладка из блоков газобетона плотностью до D500, и толщиной 300 мм и более, может быть достаточной с точки зрения тепловой защиты дома. Поэтому целесообразность дополнительного утепления такой кладки должна быть подтверждена расчетами.

 

Чем утеплить газобетон

 

Утепление газобетона может проводиться двумя материалами: минеральной ватой и полимерными утеплителями, такими как пенополистирол или пенополиуретан. При чем, если минераловатные утеплители можно использовать любой толщины, то толщина полимерных утеплителей из-за низкой паропроницаемости должна обеспечивать не менее половины общего термического сопротивления стены. В противном случае возможно увлажнение кладки под утеплителем. Поэтому интенсивность увлажнения кладки газобетона необходимо проверять расчетом по п. 9.1 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

 

Кладка из газобетонных блоков до D500, обладает низкой теплопроводностью. Низкая теплопроводность (до 0,15 Вт/м*°С) позволяет получить высокое сопротивление теплопередаче при определенной толщине стены. Однослойная кладка толщиной до полуметра позволяет удовлетворять требованиям тепловой защиты к наружным ограждениям жилых зданий практически во всех регионах России.

 

Иногда, в силу разных причин, все же оправдано применение конструкций, в которых по кладке из газобетона устанавливается слой дополнительной теплоизоляции. Происходит это когда:

• Производится кладка из блоков высокой плотности;
• Происходит заполнение газобетоном несущих каркасов зданий с выходящими на фасад стенами и торцами межэтажных перекрытий;
• В случае исправление ошибок, допущенных при проектировании и строительстве, например, толстые растворные швы, железобетонные пояса на всю ширину стены, высокотеплопроводные участки в местах сопряжения кладки с цоколем, перекрытиями и конструкциями крыши.

 

На теплоизоляцию можно посмотреть, как на разновидность отделочных покрытий и оценить ее влияние на влажностный, с точки зрения требований к отделке, режим стен. Классификация систем теплоизоляции приведена на рисунке ниже.

 

 

Каждая из систем имеет свои особенности, которые я сейчас кратко охарактеризую.

 

Требования к наружному утеплению газобетона

 

Специальных конструктивных требований к теплоизоляции стен из газобетона не предъявляется. Конструкция стены проверяется на соответствие требованиям СНиП 23-02 «Тепловая защита зданий» в части сопротивления теплопередаче и защиты от переувлажнения.

 

Рассматривая утепление газобетона следует учитывать его особенности. Так, если утепление газобетона производится полимерными утеплителями с низкой паропроницаемостью, необходимо провести проверку возможности высыхания стены до расчетной влажности. Если утепление газобетона производится минераловатным утеплителем в качестве основы для штукатурки, следует учитывать его высокую паропроницаемость по отношению штукатурному слою, у которого паропроницаемость значительно ниже.

 

Стоит помнить, что основа для слоя теплоизоляции в первый год является не слоем, сопротивляющимся проникновению паров из помещения в сторону улицы, а самостоятельным источником поступления влаги.

 

Распределение влаги в газобетоне

 

В свежей кладке газобетона, простоявшей без отделки 1-2 месяца, влажность распределяется, убывая от максимальной в центре до незначительной в наружных слоях (рис.А). Оштукатуривание стены приводит сначала к намоканию внешнего слоя (рис.Б), а затем отражается на скорости высыхания. В кладке стены, оштукатуренной с одной стороны, влажность распределяется с некоторой ассиметрией, вызванной тормозящим действием штукатурки на выход влаги (рис.В).

 

 

Здесь по оси абсцисс — расстояние от наружной поверхности кладки в см, а по оси ординат — массовая влажность кладки в %.

А — стена здания с незакрытым контуром через месяц после кладочных работ;

Б — стена после нанесения штукатурки;

В — стена через месяц после штукатурных работ.

 

Графики распределения влаги по толщине утепленной стены

 

Утепление газобетона снаружи теплоизоляционными материалами также оказывает влияние на скорость удаления из кладки начальной влаги. Графики распределения влаги по толщине утепленной стены неотапливаемого дома хорошо показывают это влияние.

 

 

Здесь по оси абсцисс — расстояние от наружной поверхности кладки в см, а по оси ординат — массовая влажность кладки в %

А — штукатурка по пенополистиролу;

Б — штукатурка по минеральной вате;

В — вентилируемый фасад по минеральной вате.

 

Распределение влаги в первый отопительный сезон

 

На следующих рисунках показано распределение влаги, температуры и влажности воздуха в порах газобетона по толщине стены в первый отопительный сезон. Начальная влажность газобетона — 100 кг/м³. Стена здания с незакрытым контуром через четыре месяца после кладочных работ:

 

Однослойная кладка	Мокрое утепление ППС 50мм	Мокрое утепление минватой 50мм
Утепление минватой с вентиляцией	Мокрое утепление ППС 100мм	Мокрое утепление минватой 100мм

 

 

Здесь заштрихованная область — зона, в которой влажность газобетона выше сорбционной, зона возможной конденсации. Движение влаги в толще стены происходит под действием нескольких факторов.

 

Основные механизмы переноса влаги:

• Диффузия и термодиффузия водяного пара;
• Течение смачивающих пленок;
• Течение жидкости в порах;
• Фильтрация жидкой влаги;
• Прямой и обратный капиллярный перенос;
• Капиллярный термоосмос;
• Термокапиллярное течение.

 

Перепад температуры, возникающий по обе стороны стены, ограждающей отапливаемое помещение, запускает механизмы, основанные на градиенте температур и связанном с ним градиенте парциальных давлений водяного пара. Высокое парциальное давление пара в теплом воздухе отапливаемого помещения запускает сквозную диффузию пара через стену из помещения на улицу. В результате распределение влаги по толще стены становится менее симметричным, при этом не меняя средней влажности стены, вода из внутренних теплых слоев начинает перемещаться в сторону холодной улицы. В следствие этого, в наружных слоях газобетона и теплоизоляции влага конденсируется, вызывая их переувлажнение.

 

Величина увлажнения стены зависит от ее конструктивных особенностей. Так наружное утепление тонким пенополистиролом приводит к переувлажнению поверхностных слоев газобетона, которые оказываются в зоне стабильно отрицательных температур. Что касается минеральной ваты со слоем наружной штукатурки, то она сама становится увлажняемым слоем с влагоемкостью практически равной ее объему. Думаю, многие удивятся, если узнают, что слой минеральной ваты, толщиной 50 мм способен сконденсировать в себе за зиму до 50 л. воды на 1 м². Тем самым осушить газобетонный слой ценой собственного переувлажнения. Вентилируемый фасад значительно снижает количество воды, остающейся в слое минеральной ваты, но не сводит его к нулю.

 

Распределение влаги через два года

 

Через пару лет, когда влажность газобетона снижается до близких к равновесным значениям, распределение влаги по толщине стены становится более равномерным, что дает зоне возможной конденсации уменьшиться.

 

Однослойная кладка	Мокрое утепление по ППС 50мм	Мокрое утепление минватой 50мм
Утепление минватой с вентиляцией	Мокрое утепление по ППС 100мм	Мокрое утепление минватой 100мм

 

На рисунках заштрихованные области, это зона возможной конденсации (при расчете по средней температуре отопительного периода в Москве).

 

И так, подводя итог физике начального периода можно сказать, что:

• Характеристики наружного утепления влияют на влажность газобетона и всей стены в целом. Начальная влага, содержащаяся в газобетоне, является источником увлажнения утеплителей в первые отопительные сезоны.
• Тонкий слой полимерной теплоизоляции приводят к вторичному увлажнению стен конденсирующейся влагой, так как за тонким слоем теплоизоляции происходит конденсация в зоне стабильно отрицательных температур.
• Минеральная вата со штукатуркой поверх мокрой кладки при запуске отопления становится конденсатором водяных паров и переувлажняется.
• Минеральная вата с вентиляцией не подвержена значительному увлажнению.

 

Наружное утепление газобетона

 

Выбор наружного утеплителя является источником большого количества ошибок, приводящих к неоптимальному использованию применяемых материалов. Часть ошибок ведет просто к снижению долговечности конструкции, часть увеличивает теплопотери.

 

Как правило, ошибки возникают из-за того, что не все характеристики входящих в состав конструкции материалов правильно учитываются при выборе конструктивных решений. Нет четкого понимания правильной технологической последовательности операций.

 

Теплоизоляция газобетона со штукатурным слоем по полимерному утеплителю

 

Паропроницаемость пенополистирола сравнительно невысока. Так паропроницаемость беспрессового фасадного пенополистирола составляет около 0,02 мг/(м*ч*Па), а экструдированного еще меньше — около 0,005 мг/(м*ч*Па). Сходные показатели и у пенополиуретана.

 

Эти полимеры формируют на наружной поверхности газобетонной стены слой с паропроницаемостью в 5-40 раз меньшей, чем у газобетонной кладки. В результате плотность потока водяных паров на границе газобетон / пенопласт резко падает. При понижении температуры за утеплителем до значений ниже температуры точки росы, в толще газобетона начинает образовываться конденсат. При понижении температуры ниже точки замерзания капиллярной влаги в кладке за отделкой начинается образование льда.

 

Тонкий слой полимерного утеплителя слабо влияют на температуру в наружном слое газобетона, но значительно снижают выход влаги, что способствуют интенсивному увлажнению кладки за утеплителем.

 

В данной ситуации, тонкие слои пенопласта работают не как утеплители, а как увлажняющие кладку компрессы. В итоге может создаться ситуация, когда увлажнение газобетона приведет к росту ее теплопроводности, а тонкий слой полимера не будет снижать увеличившийся тепловой поток до начальных (без утеплителя) значений.

 

Толщина пенопласта, при которой увлажненный газобетон не будет замораживаться, и толщина, при которой влагонакопление в газобетоне не будет происходить, являются расчетными. Отсутствие устойчивой конденсации в газобетоне будет обеспечено только тогда, когда за слоем пенопласта средняя, за период влагонакопления температура будет выше, чем температура точки росы в этой зоне.

 

Расчет толщины пенопласта при утеплении газобетона

 

Давайте рассмотрим пример расчета толщины утеплителя, если утепление газобетона ведется пенопластом.

Регион строительства: Москва.

Средняя температура периода влагонакопления: — 4,96 °С.

Основа: кладка из газобетона D500, 300 мм,

λ_кладки = 0,15 Вт/(м*°С),

μ = 0,20 мг/(м*ч*Па).

Утеплитель:

ПСБ-С-25Ф, Х мм,

λ _утепл = 0,04 Вт/(м*°С),

μ = 0,02 мг/(м*ч*Па).

Влиянием теплопроводных элементов (тарельчатые дюбели) пренебрегаем.

 

Параметры внутреннего микроклимата:

T_int = 20 °C,

ψ = 55% (возьмем для наглядности максимальное значение, принятое для расчета возможности конденсации на внутренней поверхности стен, как более наглядное, чем реальные 25-40%).

Сопротивление паропроницанию слоя теплоизолятора возьмем из расчета толщины 100 мм.

Ω_ут = 0,1/0,02 = 5,0 м2*ч*Па/мг.

Сопротивление паропроницанию слоя газобетона

Ω_гб = 0,3/0,2 = 1,5 м2*ч*Па/мг.

Давление водяных паров на границе газобетон/утеплитель:

е_нпг = e_int — (e_int – e_ext) * [Ω_гб/ (Ω_гб + Ω_ут)] = 1286 — (1286 — 293) * 1,5/ (1,5 + 5,0) = 1057 Па

Соответствующая ему температура насыщения и конденсации

T_cond = 7,7 °С.

Такая температура на наружной поверхности газобетона будет при условии, что термическое сопротивление слоя пенопласта составит не менее:

1 — (t_int – t_нпг) / (t_int — t_ext) = 1 — (20-7,7) / (20-(-4,96)) ≈ 0,5 от общего термического сопротивления конструкции.

R_ут ≥ 0,5×R₀

В нашем случае это составляет около 2,0 м² /(Вт*°С), т.е. не менее 80 мм.

Так как полное отсутствие конденсации не требуется, то получаемое таким оценочным расчетом значение можно принимать за основу при назначении минимальной толщины слоя полимерной теплоизоляции.

 

Если исходить из условия, что на долю утеплителя должно приходиться не менее половины общего термического сопротивления конструкции, то полученное в расчете значение является универсальным. Этот расчет можно применять практически для всей европейской территории России для всех типов полимерных утеплителей. Если потребуется применить слой полимерного утеплителя с меньшей долей термического сопротивления, понадобится проверочный расчет такой конструкции на защищенность от переувлажнения по методике, изложенной в СНиП 23-02.

Итоги:

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что наружное утепление материалами с низкой паропроницаемостью (пенопластом или полиуританом) в общем случае должно обеспечивать не менее [0,5*R₀] половины термического сопротивления всей конструкции.

 

Утепление газобетона со штукатурным слоем по минвате

 

Если вы выбрали систему теплоизоляции со штукатурным слоем по минераловатному утеплителю, то необходимо обратить внимание на их влажностный режим, т.е. на сопротивление паропроницанию всех слоев этой многослойной системы, на расчетное влагонакопление в слое наружной теплоизоляции. Иногда бывает, особенно в случае, когда основанием для минеральной ваты служит сравнительно тонкий (150-250 мм) слой низкоплотного бетона, расчет показывает необходимость отдельного пароизоляционного слоя, например, между минеральной ватой и кладкой или на внутренней поверхности газобетона. Так как минеральная вата с тонким штукатурным слоем, как правило, не препятствует высыханию газобетона наружу, обладая невысоким (в пределах 0,3—0,5 м²*ч*Па/мг) сопротивлением паропроницанию, то пароизоляционные слои имеет смысл наносить на внутреннюю поверхность газобетона в виде штукатурок, полимерных шпаклевок, наклеиваемых листовых или рулонных материалов.

 

Толщина слоя минеральной ваты не оказывает существенного влияния на влажностный режим газобетонной стены, так как не задерживает выход паров из конструкции. Поэтому минимальных требований к толщине слоя минеральной ваты не предъявляется.

 

Для теплоизоляции со штукатурным слоем по миниральной вате существует другое ограничение. Поскольку выходящая из кладки газобетона в первые пару лет начальная влага встречает на наружной поверхности минеральной ваты слой с относительно низкой паропроницаемостью, то высока вероятность переувлажнения утеплителя. Это обстоятельство требует выполнения одного из двух условий: либо сам утеплитель не должен терять своих свойств при намокании или высушивании, либо слой пароизоляции снаружи газобетона должен препятствовать увлажнению утеплителя. В этом случае, при наличии пароизоляции между газобетоном и минеральной ватой, становится оправданным выполнение условия, действующего в отношении полимерных малопроницаемых для паров утеплителей, т.е. на долю термического сопротивления утеплителя должно приходиться не менее 50% суммарного термического сопротивления конструкции.

 

Поэтому, при запуске системы отопления ранее, чем через год по окончании кладочных работ газобетона, необходимо выполнение одного из двух условий: либо применять не разрушающийся при намокании утеплитель, либо пароизоляция между кладкой газобетона и наружным утеплителем должна соответствовать условию, что на долю утеплителя приходится не менее половины термического сопротивления конструкции.

 

Системы с вентилируемым воздушным зазором

 

Системы с вентилируемым воздушным зазором исключает применение горючих утеплителей. За воздушным зазором могут находиться только минеральные утеплители, поверх некоторых из них необходима ветрозащитная пленка.

 

Каких-либо дополнительных ограничений на применение системы с воздушным зазором нет. Система является универсальной и применима при любой толщине теплоизоляции при условии, что ее паропроницаемость не меньше, чем у материала основной кладки. В следующей статье я расскажу о внутренней отделке газобетона.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: