Каталог

Потери тепла

КАЧЕСТВЕННАЯ ПАРОИЗОЛЯЦИЯ – ГАРАНТИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ПОТЕРИ ТЕПЛА

Теплоизоляция в здании отделяет друг от друга две различные климатические зоны: внутри и вне помещения. Для условий Центральной Европы это означает: зимой внутри помещений тепло, а снаружи холодно; летом, наоборот, внутри прохладнее, чем снаружи. В обоих случаях возникает разница температур и тенденция ее выравнивания за счет перемещения воздушных потоков. Например, зимой теплый воздух из здания устремляется наружу через строительные конструкции, все больше и больше охлаждаясь по пути. Так как холодный воздух может вобрать в себя влаги намного меньше, чем теплый, он осаждается в виде росы на теплоизоляции. Образовавшаяся таким образом влага может привести к значительным повреждениям строительной конструкции, она способствует также появлению вредной для здоровья людей плесени. Эти последствия можно предотвратить на продолжительный период времени с помощью проведения простых мероприятий.

Исследования эффективности работы теплоизоляции

конвекция

При проектировании и реализации строительных сооружений следует обращать внимание на обеспечение таких условий, когда влага не может проникнуть в теплоизоляцию в объемах, приводящих к повреждениям, т.е., чтобы поток воздуха, направленный изнутри наружу, был ограничен. Это достигается установкой воздухонепроницаемого слоя на внутренней стороне теплоизоляции. Решающим при этом является предельная тщательность как на этапе проектирования, так и на этапе исполнения.

Воздухонепроницаемость не означает, что внутреннее пространство герметически изолировано от внешней среды – будто с помощью пластиковогопакета. Воздухоизолирующий слой лишь предупреждает прохождение направленных потоков воздуха, т.е. конвекционные потоки воздуха, воздухообмен путем диффузии осуществляются и далее. Качество воздухонепроницаемости определяется отсутствием пазов.

Влияние недостаточной воздушной герметичности было изучено Фрауенхоферовским институтом строительной физики (Frauenhofer Institut fьr Bauphysik) в Штутгарте, Германия, в ходе серии опытных замеров в 1989 г., а результаты и выводы были опубликованы в различных специальных журналах (напр., «Немецкий Строительный журнал» (Deutsche Bauzeitschrift – DBZ), №12/89, с. 1639).

В ходе исследований были проверены: эффективность работы теплоизоляции; проход влаги через конструкцию.

В качестве теплоизоляции использовали минеральную вату толщиной слоя 14 см (тогда это был стандарт теплоизоляции в Германии). В качестве явных неплотностей были заложены пазы шириной 1, 3, 5 и 10 мм в середине поверхности пароизоляции площадью 1 кв. м. Пазы располагались только в пароизоляционной системе, т.е. не в теплоизоляции.

перепад температур

Для определения потери тепла был создан перепад температур от 20 °C внутри помещений до -10 °C снаружи, для определения потоков влаги – от 20 °C внутри помещений до 0 °C снаружи (во избежание оледенения проникающего количества воды).

Разница давлений в 10, 20, 30 и 40 Па соответствовала тем величинам, которые в самых типичных случаях могли бы воздействовать на оболочку дома. Разница давлений проявляется на оболочке здания как в связи с термической обусловленностью своего возникновения, т.е. благодаря разнице температур в направлении изнутри (тепло) наружу (холодно), так и за счет давления ветра и разряжения в потоке воздуха. Например, в случае внешних погодных условий -10 єС и силе ветра 3 м/с или при 0 єС и силе ветра 4 м/с разница давлений составляет 20 Па.

Сначала с использованием беспазовых пароизоляционных систем при различных значениях разницы давления производили замер обеих исследуемых величин – эффективности теплоизоляции и переноса влаги. Затем исследовали конструкцию с различными пазами – соответственно с применением всех разниц давления.

При исследовании эффективности теплоизоляции, например, толщиной 14 см с беспазовой пароизоляционной системой был получен коэффициент теплопередачи 0,30 Вт/кв. м*К.

Однако уже в случае ширины паза размером 1 мм и при разнице давлений 20 Па было зафиксировано уменьшение эффективности теплоизоляции в 4,8 раза. Это означает, что коэффициент теплопередачи минеральной ваты 14 см толщиной при минимальной негерметичности составляет не 0,30, а 1,44 Вт/кв. м*К. Ширина пазов в 3 мм ухудшила ее теплоизолирующие свойства в 11 раз.

Вывод: герметичная пароизоляция – непременное условие эффективной работы теплоизоляции.

Экономический вывод

эффективности

С экономической точки зрения в случае дефектной или отсутствующей пароизоляции

расходы на обогрев помещения возрастают. Стоимость недвижимости зависит в том числе и от затрат на энергию. У недвижимости с высокими ежемесячными эксплуатационными расходами ценность меньше. Если же теплоизоляция настолько плоха, что здание невозможно достаточным образом обогреть при сильном морозе или ветре, то в этом случае уже не удовлетворяются элементарные потребности людей в тепле. Такого рода проблемную недвижимость очень сложно сдать в аренду или продать, она в значительной степени теряет свою стоимость.

Цена энергии удвоилась, отчасти даже утроилась, за последние три года. Ее удорожание будет происходить и в дальнейшем по политическим причинам (Ближний Восток, Иран, Ирак), из-за растущих мировых потребностей (например, экспансия Китая), в связи с изменением природных условий и природными катаклизмами (особенно ураганами). Инвестиции в качественную теплоизоляцию стоит сделать уже сейчас – будь это новостройки или санация/модернизация зданий.

коэффициент увеличения влажностиПри большом расходе энергии существует опасность того, что затраты на отопление жилых помещений будут слишком высоки. Конечно, можно уменьшить затраты на энергию путем снижения температуры в помещениях. Уменьшение температуры на 1 єС приводит к снижению расходов на отопление на 6 %. По экономическим и экологическим причинам представляется рациональным снизить температуру в жилых помещениях с 22 до 20 єС. Однако дальшейшее снижение невозможно.

Свыше 40 % ежегодно потребляемой энергии в мире используется для отопления и охлаждения зданий, что значительно больше, чем расход энергии на транспорт и промышленность. С помощью эффективной теплоизоляции можно ощутимо снизить расход энергии. Для обеспечения комфортных климатических условий в жилых помещениях в условиях сильных морозов и ветреной погоды в случае пассивного дома для отопления 1 кв. м жилой площади необходимо лишь 10 кВт*ч (соответственно 1 л мазута или 10 куб. м газа). Новостройки в

Германии, имеющие воздухонепроницаемую оболочку зданий и толщину теплоизоляции  соответствии с предписаниями стандартов, расходуют около 60 кВт*ч (соответственно 6 л мазута или 60 куб. м газа). В случае зданий с плохой парозоляцией и, соответственно, высокими тепловыми потерями через щели и пазы расход энергии может превышать 500 кВт*ч (50 л мазута или 500 куб. м газа) на 1 кв. м жилой площади.

Чем холоднее или ветренее климат снаружи здания, тем значительнее последствия дефектной воздушной изоляции для теплоизоляции и тем выше расход энергии.

 

Экологические последствия

Теплоизоляция с низким коэффициентом обуславливает значительные выбросы CO2, которые ускоряют возникновение парникового эффекта. В связи с этим мы можем расширить сферу деятельности по защите окружающей среды до необходимости защищаться от последствий изменения климата.

Ураганы осенью 2005 г. показали, на что способны разрушительные силы стихии.

Вихри засасывают теплый воздух снизу вверх, холодный воздух – сверху вниз и, таким образом, служат клапаном для выравнивания давления на земле. Очередными следствиями действия парникового эффекта являются: повышение уровня моря, угрожающее прибрежным городам увеличение засушливых периодов, наводнений и т.д.

В любом случае имеют смысл и окупаются в конечном счете любые решения, не направленные на дальнейшее разрастание и усиление парникового эффекта.

Исследования заноса влаги в конструкцию

В ходе упомянутого выше исследования Фрауенхоферовского института строительной физики наряду с эффективностью теплоизоляции производились также и измерения заноса влаги в конструкцию.

Измерение показало, что в конструкцию попадает влаги 0,5 г/кв. м. В случае с диффузионно-открытыми пароизоляционными системами с параметром Sd=2 м (скорость переноса влаги в виде пара – 10 МНс/г) количество занесенной в конструкцию влаги не представляет никаких проблем.

В ходе второго опыта определялся занос влаги через пазы. В случае самого малого зазора, паза шириной 1 мм, при разнице давления в 20 Па занос влаги путем конвекции (потоки воздуха) составил 800 г/м паза в день. В случае паза шириной 3 мм – 1700 г/м.

Занос влаги приводит к конденсации на внешних частях конструкции и создает водную пленку, снижающую диффузионную способность строительного элемента. В случае наступления морозов водная пленка превращается в диффузионно-непроницаемый слой льда. Таким образом, диффузионно-открытый строительный элемент может превратиться на внешней стороне в диффузионно-непроницаемый изолирующий слой и привести к появлению еще большего количества влаги внутри конструкции.

Конденсация влаги при охлаждении воздуха начинается ниже точки росы, которая в случае стандартной комнатной температуры 20 0С и в случае 50%-ной относительной влажности составляет около 9,2 0С.

Из каждого кубического метра воздуха, проникающего в конструкцию и охлаждающегося до температуры 0 0С, конденсируется 5,35 г воды, при охлаждении воздуха вне помещения до -10 0С – это уже 6,55 г влаги.

 

Плесень, опасная для здоровья

Наличие влаги в строительной конструкции приводит к образованию плесени. Плесень разрушает строительные материалы. В зависимости от количества влаги и типа конструкции уже через небольшое количество время могут проявиться повреждения строительных конструкций.

Однако более существенной является угроза здоровью людей. Различают споры плесени и так называемые газообразные выделения грибков (microbial volatile organic compounds, MVOC).

Известно, что при поражении хлеба плесенью следует не срезать пораженные зоны, а выбросить полностью весь хлеб. Однако у желудка, благодаря особым кислотам, имеется определенный потенциал защиты от этих вредных веществ, ядов. У легких же нет эффективного механизма защиты, и у спор и MVOC появляется свободный доступ в тело человека.

Последствия для здоровья жильцов, как правило, не поддаются четкой интерпретации, так как заболевание протекает замедленно и диффузно. В значительной мере может быть повреждена иммунная система, а ее заболевания выражаются в различных формах. Плесневые споры считаются сильными аллергенами.

Есть мнения, что споры и, прежде всего MVOC, имеют канцерогенный потенциал.

Для создания угрозы здоровью людей не имеет значения тот факт, нарастает ли плесень на поверхности внутренних слоев стройэлементов или же образуется внутри конструкций.

Плесень появляется не только при температурах ниже точки росы, но и тогда, когда относительная влажность воздуха в пограничной области поверхности строительного элемента в течение продолжительного времени превышает 80 %.

Снижение температуры в пограничной области на поверхности строительных элементов может быть обусловлено наличием так называемых мостиков холода или за счет дефектной пароизоляции. При недостаточной пароизоляции холодный воздух снаружи проникает за внутренние строительные элементы (гипсоволокнистые плиты или деревянные обшивочные панели) и приводит к снижению температуры поверхности.

Чем холоднее и ветренее снаружи, тем больше охлаждаются внутренние слои строительных элементов. Чем влажнее воздух в помещении, тем выше температура точки росы и тем быстрее рост плесени. При расчетной температуре воздуха 20 0С и его относительной влажности 50 % точка росы составит 9,2 0С, а при относительной влажности воздуха 65 % – 13,2 0С. Критический по плесени диапазон имеет место при влажности воздуха в помещении 50 % при 12,6 0С и в случае влажности воздуха в помещении 65 % при 16,5 0С.

На снимке, полученном с помощью термографических камер, показаны температурные области на поверхностях строительных элементов (рис. 1). Красный и белый цвета говорят о высокой температуре на поверхности. Синий цвет соответствует низкой температуре поверхности. На шкале показано соответствие температуры и цвета. Чем больше смещен цвет в сторону синего, тем холоднее поверхность и тем больше опасность плеснеобразования на поверхности или внутри строительного элемента. На фотографиях четко видно, как холодный воздух проходит вдоль строительных элементов и охлаждает поверхности.

Комфорт в помещении зимой

Слишком сухой воздух в помещениях зимой возникает из-за плохой пароизоляции. Холодный воздух может поглощать меньше влаги, чем теплый. Если холодный воздух просачивается через пазы конструкции внутрь здания, он нагревается. Одновременно снижается относительная влажность воздуха.

Например, воздух при температуре - 10 0C может поглотить максимум 2,1 г воды на 1 куб. м воздуха, воздух при температуре +20 0C может поглотить уже 17,3 г/куб. м. При относительной влажности 80% содержание воды в воздухе при температуре -10 0C составляет лишь 1,7 г/куб. м. Если же нагревать воздух при исходных величинах температуры -100C и относительной влажности 80 % до +20 0C, его относительная влажность составит лишь 9,9 % (1,7 г/куб. м – это 9,9% от 17,3 г/куб. м).

На практике относительная влажность падает ниже 30 %. В этих случаях не очень помогают меры по увлажнению воздуха в помещении. Он все время замещается сухим, поступающим снаружи. Лишь с повышением температуры снаружи проблема с сухим воздухом в помещении исчезает.

Слишком сухой воздух в помещении не только снижает комфортность пребывания в нем, но также опасен для здоровья. В сухом воздухе в помещении вирусы и бактерии размножаются значительно быстрее, следовательно, люди чаще болеют. Кроме того, он препятствует потреблению кислорода и клеточному дыханию, что приводит организм в стрессовое состояние, вызывает утомление и снижает работоспособность. Для достижения максимальной эффективности на рабочем месте воздух должен быть в пределах параметров комфортности.

Комфорт в помещении летом

Для летней теплоизоляции строительного элемента решающими являются такие параметры строительной физики, как смещение фаз и амплитуда. Смещение фаз описывает, сколько необходимо теплу времени, чтобы проникнуть снаружи внутрь здания. Комфортабельными считаются величины более 10 ч. Амплитуда выражает порядок, на который температура внутри здания увеличивается по сравнению с наружной температурой: она должна быть минимальной.

Оба параметра базируются на стационарном состоянии, т.е. на том, что в стройэлементе не имеется перемещения воздуха. Перемещение воздуха внутри теплоизоляции вследствие неплотностей в оболочке здания приводит к намного более быстрому переносу тепла за счет конвекции.

Законы и стандарты в Германии

Сведения о воздухонепроницаемости, а также накопленный опыт в этой области были переведены в правовое поле в Германии в 1995 г. с введением в действие третьего постановления о теплоизоляции «О воздухонепроницаемости/ воздухонепроницаемой изоляции», что привело к разработке и созданию предварительного временного стандарта DIN 4108-7. В 2000 г. последовало принятие постановления об экономии энергии, а также стандарта DIN 4108-7.

В то время как стандарты и нормы имеют рекомендательный характер, постановления являются юридически обязательными. Если не соблюдены минимальные требования по воздухонепроницаемости, должны быть проведены работы по исправлению ситуации. Это, как правило, дорогое мероприятие. Издержки по санации зданий в размере свыше 50000 евро отнюдь не редкость.

Реализация функциональной воздухонепроницаемости

 

Пароизоляционные системы соединяют
Пароизоляционные системы соединяют
Стыки с примыкающими строительными
Стыки с примыкающими строительными
Для того чтобы добиться функциональной воздухонепроницаемости, необходимо соединять друг с другом пароизоляционные системы с помощью клейких лент. Стыки с примыкающими строительными элементами надежно герметизируют на продолжительный срок с помощью воздухонепроницаемых клеев.

Клейкие ленты для воздухонепроницаемой изоляции должны обладать следующими свойствами: Высокой начальной адгезией при обычных температурах. Если свободно наложить клейкую ленту, не будет создано прочного клеевого соединения. Высокая степень первоначальной адгезии важна для того, чтобы клейкая лента хорошо держалась после прижатия и соединение оставалось надежным даже в том случае, когда на место склейки действуют растягивающие усилия. В связи с этим подслой- основа имеет решающее значение. Основы подразделяются согласно стандартам отраслевого объединения «Воздухонепроницаемость/герметичность в строительстве»(Fachverband Luftdichtheit im Bauwesen e.V., FliB) на два субстратных класса: пленка PE и дерево. Пленки PE должны иметь натяжение поверхности более чем 40 мН/м. Однако и пленки PE с параметром всего лишь 30 мН/м должны склеиваться с достаточной степенью надежности. Дерево должно быть гладкое и ровное, т.е. струганное или шлифованное. На шероховатых спиленных деревянных поверхностях клейкая лента не обеспечивает достаточной степени адгезии; высокой начальной адгезией при низких температурах. Работы по воздухонепроницаемым соединениям, в основном, ведутся в то время, когда отопление еще не работает; высокой конечной адгезией. Наряду с устойчивостью к отслаиванию при 180є (типичный параметр клейкой ленты) и при 90є необходима высокая степень устойчивости на сдвиг и срез; высокой термостойкостью. Это может понадобиться на фазе строительства или в случае установки в зоне наскатных плоских чердачных окон; достаточной влагостойкостью. Это важно, прежде всего, на этапе строительства. После оштукатуривания и заливки бесшовного пола в здании остается много влаги; прочностью и устойчивостью к износу на длительный период. По статистике, здания существуют не менее 30 лет в неперестроенном, не санированном или немодернизированном состоянии. Этот период может быть и более продолжительным. Таким образом, следует избегать в соединениях охрупчающих компонентов, таких как смолы. Обычные клейкие ленты, используемые, например, для склейки и упаковки посылок, охрупчаются уже через несколько лет.

Стыки к примыкающим строительным элементам оформляют с помощью воздухонепроницаемых герметизирующих клеев. Важно, чтобы пароизоляционная система присоединялась через складку-петлю для беспроблемной компенсации смещения строительных элементов. К адгезионным свойствам клеев для склейки стыков предъявляются те же требования, что и к адгезионным свойствам клейких лент.

Вплоть до 1990-х гг. предполагалось, что пароизоляционные системы с высоким сопротивлением диффузии – лучшая защита от возникновения повреждений строительных конструкций. Сегодня известно, что оптимальным решением проблемы надежного и долговременного предотвращения повреждений строительных конструкций являются мембраны с «интеллектуальным» управлением влагой. Эти пароизоляционные мембраны обладают переменным по влажности сопротивлением диффузии и в состоянии изменять свою молекулярную структуру, т.е. зимой они герметичны для диффузии и защищают конструкцию от заноса влаги, летом, наоборот, они открыты для диффузии и обеспечивают максимальную просушку.

***

Сфера строительства остается во всем мире сектором с наибольшей потребностью в ресурсах. В экономиках стран на строительство и эксплуатацию зданий расходуется самое большое количество первичной энергии. Если нам удастся в ходе строительства реализовывать и воплощать в жизнь интеллектуальные решения, серьезно подходить к вопросам строительной физики, мы сможем экономить энергию как в никакой иной хозяйственной сфере, снизить выбросы CO2 в атмосферу – и все это при обеспечении оптимального уровня комфортности в квартирах и на рабочих местах.

Лотар Молл, генеральный директор компании MOLL Bauokologische Producte GmbH

Журнал "ЭВОЛЮЦИЯ КРОВЛИ", № 2, 2006

 

"ПОТЕРИ ТЕПЛА. Качественная пароизоляция - гарантия эффективной работы теплоизоляции"

   , 207 Кб

< вернуться к списку


Перейти на мобильную версию