Обоснована целесообразность утепления только наружным полотном пенополиэтилена расчетной толщины без заполнения каркаса, что при нормативном воздухообмене и соблюдении условий кондиционирования будет достаточным для поддержания микроклимата в помещении. Тепловизионная съемка бескаркасного хранилища, выполненного из гофрированного листа, продемонстрировала практически полное отсутствие мостиков холода по глади изоляционной оболочки.

Отмечается, что внедрение современных технологий теплоизоляции (утепления) продовольственных складов и овощехранилищ не только решает вопрос энергоэффективного всесезонного их использования, но напрямую влияет на эффективность систем хранения плодоовощной продукции в подобных сооружениях. Ключевые слова: вспененный полиэтилен, системы изоляции, сварка замковых соединений, бесшовное полотно, каркасный коттедж, бескаркасное сооружение.

Системы изоляции зданий и сооружений предполагают применение эффективных теплоизоляционных изделий [1–6] на основе минеральной ваты, пенополистиролов, пенополиуретанов и др. Изделия из несшитого пенополиэтилена (НПЭ) длительное время применяли в качестве изоляции трубопроводов, отражающей изоляции, защиты от инфильтрации воздуха и др. Современные технологии и технические решения позволили расширить область применения НПЭ как строительной теплоизоляции [7, 8].

Новизна материала и запатентованной технологии Тепофол® (патент №2645190) по сравнению с известными решениями заключается в разработке рулонного материала на основе НПЭ толщиной от 20 до 150 мм с замковым соединением, а также технологии бесшовного соединения отдельных теплоизоляционных полотен. Рулоны несшитого вспененного полиэтилена (НПЭ) закрепляются на каркасе механическим способом и соединяются в замок.

В свою очередь, замковая система на стыке двух полотен сваривается между собой посредством строительного фена. В результате сваривания при температуре 110–120o С получается единое бесшовное полотно [9, 10, 11]. В статье излагаются результаты практического опыта применения подобных решений в системах наружной и интерьерной изоляции в каркасных и бескаркасных сооружениях.

Каркасные конструкции широко применяются при строительстве малоэтажных зданий. К преимуществам таких конструкций относят относительно небольшую массу, ремонтопригодность, возможность выполнения монтажных и строительных работ с применением средств только малой механизации. Относительно малая нагрузка на фундамент делает возможным применение малозаглубленных или свайных фундаментов, что также снижает стоимость сооружения. В качестве каркаса используют в основном изделия из древесины, пропитанные антипиренами и антисептиками. В рассматриваемых системах теплоизоляционные материалы (средней плотностью 50–70 кг/м3 ) располагают между элементами каркаса, и не подвергаются механической нагрузке. Прочностные характеристики таких изделий невысоки, что предполагает защиту изоляционных слоев не только от механических нагрузок, но и от потоков воздуха и паровоздушной смеси. В противном случае возможен вынос волокон и связующего, что приводит к усадке и деформации этих изделий, т. е. нарушению сплошности изоляционного покрытия.

Результаты натурного обследования

Применение рулонного пенополиэтилена делает возможным изоляцию каркасной системы по внешнему контуру (рис. 1). Рулоны НПЭ (длина рулона может изготавливаться любая в соответствии с техническими требованиями) разматываются по периметру здания и фиксируются к деревянным стойкам саморезами со шляпками. Полотна по поверхностям контакта соединяют встык и сваривают горячим воздухом. Пенополиэтилен по периметру проемов дополнительно механически закрепляют.

Длина соединительного элемента равна длине изоляционного слоя из НПЭ плюс 10–20 мм в зависимости от типа несущей конструкции. Далее в изоляционной оболочке прорезают оконные и дверные проемы, устанавливают оконное оформление. Пенополиэтилен паро- и влагонепроницаем, соответственно непроницаема бесшовная изоляционная оболочка, выполненная из этого материала. Учитывая то, что изоляционная оболочка располагается по внешнему контуру каркасной системы, наиболее важным вопросом становится влажностное состояние каркаса.

Целью натурного обследования стали: оценка влажностного состояния деревянного каркаса и утеплителя – пенополиэтилена, а также теплозащитные свойства наружной стены. Обследование жилого дома проведено в марте 2018 г., так как март является завершающим месяцем зимнего отопительного периода и считается месяцем наибольшего влагонакопления строительных материалов, эксплуатируемых в наружных ограждающих конструкциях. Жилой дом эксплуатировался круглогодично в течение пяти лет.

Стена дома снаружи по полотну из пенополиэтилена обшита фанерой толщиной 10 мм с последующей облицовкой пластиковым сайдингом. Температура наружного воздуха составляла -12±2о С, относительная влажность 80%, содержание водяных паров (абсолютная влажность) 1,7 г/м3 . Температура воздуха в помещении составляла 23±2о С, относительная влажность 20%, содержание водяных паров (абсолютная влажность) 4,7 г/м3 .

Каркасная конструкция наружных стен обследуемого дома состоит из соснового бруса 150150 мм, пространство между которым заполнено разноразмерными кусками пенополиэтилена; снаружи каркас обернут состыкованным полотном вспененного полиэтилена марки Тепофол® толщиной 50 мм с металлизированным покрытием. Стыки полотна сварены строительным феном по технологии производителя.

Проведены замеры влажности сосновой вагонки (внутренняя отделка) экспресс-измерителем влажности и теплопроводности ИВТП-12 по ГОСТ 8.621–2006. Влажность в среднем составила около 14 мас. %. Для оценки влажностного состояния строительных материалов, составляющих наружную стену здания, отобраны пробы пенополиэтилена и фрагменты соснового бруса (рис. 2).

В процессе послойного демонтажа материалов наружной стены при визуальном осмотре выявлены зоны увлажнения внутренней поверхности пенополиэтиленового полотна, окутывающего каркас дома. Увлажнение обнаружено в зонах, где утеплитель в каркасе состоял из разрозненных кусков и уложен с заметным швами и неплотным примыканием. Плесени и гнили на деревянных элементах каркаса не обнаружено.

Для оценки теплозащитных качеств наружной стены из деревянного каркаса с утеплением полотном вспененного полиэтилена марки Тепофол® на выбранном участке стены проведено экспериментальное определение сопротивления теплопередаче в соответствии с ГОСТ 26254–84 «Здания и сооружения.

Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», ГОСТ Р 56623–2015 «Контроль неразрушающий. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций» и ГОСТ 25380–2014 «Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции».

Датчики были установлены как на внутренней, так и на наружной поверхности стены (рис. 3). По результатам экспериментальных определений сопротивления наружной стены из деревянного каркаса с утеплением полотном вспененного полиэтилена марки Тепофол® вычислено сопротивление теплопередаче 3,12 м2 · о С/Вт.

Определенная влажность соснового бруса составила 7,7–7,8%; наружный слой вспененного полиэтилена имел влажность 13,9 %; внутренние слои пенополиэтилена — 0,17–0,25 %. Следует отметить, что увлажнение наружного слоя вспененного полиэтилена происходило не в массе, а с внутренней поверхности. Влага на поверхности образуется за счет конденсации и накапливается, не имея возможности свободно испаряться, поскольку слой закрыт фрагментами внутреннего утепления. Рекомендовано производить утепление лишь наружным полотном пенополиэтилена расчетной толщины без заполнения каркаса.

Таким образом, при нормативном воздухообмене и соблюдении условий кондиционирования для поддержания микроклимата в помещении, отвечающего требованиям ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», условия для систематического влагонакопления и отсыревания древесины будут отсутствовать. Другой не менее интересной для строителя областью применения НПЭ являются системы «плавающего пола», в которых пенополиэтилен выполняет функцию как тепло-, так и звукоизоляции. Рулоны пенополиэтилена укладывают на основание и соединяют в замок с последующей сваркой феном.

Для обеспечения эффективной звукоизоляции полотна заводят на стену и надежно фиксируют саморезами с шайбами к основанию. Этим полностью обеспечивается основная задача плавающего пола – создание изоляционной оболочки с минимальным количеством стыков и теплопроводящих элементов при отделении конструкции покрытия пола от его несущих элементов. Теплоизоляция Тепофол® в настоящее время успешно применяется для утепления арочных и каркасных металлических ангаров различного назначения: производственных помещений, промышленно-складских комплексов, сельскохозяйственных хранилищ, складов, продовольственных баз и предприятий животноводческой отрасли.

Температура применения вспененного полиэтилена, которая колеблется в интервале от -60 до +80о С, создает все необходимые условия для проведения всесезонного монтажа. Работы по теплоизоляции хранилища не зависят от внешней температуры воздуха и могут проводиться 365 дней в году. Более того, сам рулонный полиэтилен не подвержен разрушению под влиянием сезонных температурных колебаний, что делает его всепригодным и подходящим для регионов с экстремальными температурными режимами, включая суровые климатические условия использования.

Бесшовное утепление овощехранилищ ангарного типа с применением рулонного материала Тепофол® с теплоотражающим покрытием обеспечивает эффективную систему изоляции овощехранилища благодаря формированию единой герметичной оболочки сооружения (рис. 5). Такой эффект достигается за счет тепловой сварки замковых соединений, расположенных на стыках полотен. При подобном монолитном утеплении получаемая сплошная изоляционная оболочка не имеет мостиков холода по глади поверхностей, препятствует проникновению влаги внутрь помещения и образованию конденсата.

В этом случае эффективность теплоизоляционного контура значительно повышается, внутренняя температура сохраняется на заданном уровне, расходы на внутренний обогрев сокращаются. Внедрение современных технологий теплоизоляции (утепления) продовольственных складов и овощехранилищ не только решает вопрос энергоэффективного всесезонного их использования, но напрямую влияет на эффективность систем хранения плодоовощной продукции в подобных сооружениях.

Утепленные ангары также могут эксплуатироваться в качестве гаражей под хранение автотранспорта сельскохозяйственного назначения. Температура, поддерживаемая внутри помещения благодаря данной технологии утепления, облегчает запуск транспортных средств, делая его быстрым, легким и удобным. Это особенно важно и востребовано в регионах, для которых характерен большой ход суточных температур, вызванный перепадом дневных и ночных температурных значений.

Исследования подтвердили, что утеплитель Тепофол® и технологии бесшовного замкового соединения соответствуют современным требованиям и техническому уровню для утепления объектов из металлоконструкций производственного и складского назначения (арочных, каркасных и каркасно-тентовых ангаров). Учитывая горючесть материала, считаем обязательным рекомендовать применение защитных экранов и облицовок из непожароопасных материалов.

Различные аспекты применения пенополиэтилена в строительных системах изучались в процессе реализации договоров с НИУ МГСУ (кафедра «СМиМ»): «Исследование физико-механических характеристик вспененного полиэтилена Тепофол® в системах наружной и интерьерной изоляции», а также НИИСФ РААСН (лаборатория «Стройфизика-ТЕСТ»): «Определение эксплуатационных характеристик теплоизоляционного материала из вспененного полиэтилена марки Тепофол®». Исследования касались типовых проектных решений, определения эксплуатационных характеристик материала, а также проведения натурного обследования жилого частного дома, утепленного вспененным полиэтиленом.