Яндекс.Метрика

Журнал "Academia. Архитектура и строительство"(ВАК) Системы изоляции каркасных коттеджей

Читать статью в формате PDF

В статье изложены результаты исследований эксплуатационных характеристик материала, результаты натурного обследования жилого частного дома, утеплённого вспененным полиэтиленом, а также показаны основные проектные решения изоляции каркасного коттеджа. 

Рассмотрены особенности систем изоляции малоэтажных зданий, в том числе с каркасной несущей системой. Обосновано, что применение в качестве теплоизоляции минераловатных плит, используемых на ненагружаемых конструкциях, предполагает обязательное размещение пароизоляции (как правило, полиэтиленовой плёнки) с внутренней стороны изолируемой поверхности и ветрозащитной мембраны снаружи. Применение в качестве теплоизоляционного материала рулонного вспененного полиэтилена позволяет реализовать изоляционную оболочку без дополнительных слоёв.

Представлены результаты экспериментальных определений диффузионного влагопоглощения, водопоглощения при частичном погружении в воду, водопоглощения при полном погружении в воду, прочности при растяжении в продольном направлении, прочности сцепления (адгезии) клеящего слоя к металлу. Установлено, что диффузионное объёмное влагопоглощение образцов пенополиэтилена составляет 0,51–0,75%, а с учётом наличия сварного шва – 0,70–0,75%. Водопоглощение образцов при полном погружении в воду не превышает 0,96% по объёму. Прочность на растяжение в продольном направлении для изделий с металлизированным покрытием составляет 80–92 кПа, без металлизированного покрытия – 80–87 кПа, а для сварного шва – 29–32 кПа.

Натурное обследование показало, что влажность соснового бруса находится в пределах нормативной. Обоснована целесообразность утепления только наружным полотном пенополиэтилена расчётной толщины без заполнения каркаса, что при нормативном воздухообмене и соблюдении условий кондиционирования будет достаточным для поддержания микроклимата в помещении.

Каркасные конструкции нашли широкое применение в строительстве малоэтажных зданий. Подобные решения позволяют обеспечить необходимую несущую способность каркаса здания, сохраняют возможность выполнения работ с применением средств только малой механизации, ремонтопригодны и надёжны [1]. К преимуществам данной системы относят также сравнительно небольшой вес [2]. Относительно малая нагрузка на фундамент делает возможным применение фундаментов ленточных неглубокого заложения или свайных, что также снижает стоимость сооружения.

Каркас может выполняться из древесины или металлических профилей, а в качестве теплоизоляции традиционно применяют минераловатные плиты. Ширина минераловатных плит адаптирована под стандартный шаг несущих элементов. Для деревянных конструкций из пиломатериалов толщиной 50 мм проём 550 мм заполняется плитами с шириной 565 мм. В каркасах из двутавровых деревянных балок с применением ОСП 600-миллиметровая полость заполняется плитами шириной 610 мм. Далее к каркасу крепят паро- и гидроизоляционные материалы, контробрешётку и наружную и внутреннюю обшивку.

Системы изоляции каркасных конструкций отличаются от штукатурных систем и вентилируемых фасадов тем, что теплоизоляционные элементы не воспринимают механическую нагрузку. Это делает возможным применение материалов низкой средней плотности с минимальной нагрузкой на основание и низкой теплопроводностью. Прочность этих изделий невысока, что предполагает защиту изоляционных слоёв не только от потоков воздуха и паровоздушной смеси, но и от механических нагрузок. В противном случае возможны эмиссия волокна и деструкция связующего, что приводит к усадке и деформации этих изделий, то есть нарушению сплошности изоляционного покрытия.

В последнее время для таких конструкций широкое применение находят материалы на основе вспененных пластмасс [3–9]. Существует группа вспененных, или вспенивающихся, полимеров, которые позволяют сформировать бесшовную изоляционную оболочку. Соединение изоляционной оболочки с несущей конструкцией осуществляется либо адгезионно, либо механическим креплением [1].

Системой с механическим креплением изоляции, позволяющей сформировать бесшовную изоляционную оболочку, является конструкция с применением изделий из вспененного полиэтилена (НПЭ), который закрепляется на каркасе механическим способом, а листы соединяются в замок с последующей сваркой горячим воздухом. Эта система, как и сам теплоизоляционный материал, разработаны компанией ТЕПОФОЛ. На замковое соединение и формирование бес-шовной оболочки за счёт сварки горячим воздухом получен патент на изобретение РФ № 26451901, зарегистрированный 16.02.2018 [3].

Различные аспекты применения пенополиэтилена в фасадных системах изучались в процессе проведения совместных работ НИУ МГСУ (кафедра строительных материалов и материаловедения) и НИИСФ РААСН (лаборатория «Стройфизика-ТЕСТ»). Исследования касались типовых проектных решений, определения эксплуатационных характеристики материала (рис. 1), а также проведения натурного обследования жилого частного дома, утеплённого вспененным полиэтиленом.

Определение диффузионного влагопоглощения вспененного полиэтилена марки ТЕПОФОЛ®, проведённое в соответствии с ГОСТ ЕN 12088-2011 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Метод определения диффузионного объёмного влагопоглощения в течение длительного времени» показало, что для образцов без покрытия диффузионное влагопоглощение составляет 0,71% для сплошного образца и 0,75% для образца со швом; а для образцов с металлизированным покрытием 0,51% и 0,70% соответственно. Водопоглощение образцов (с покрытием и без покрытия) при частичном погружении (ГОСТ ЕN 1609-2011

«Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при кратковременном частичном погружении») составляет 0,012–0,013 кг/м2, а при полном погружении в воду за 28 суток (ГОСТ ЕN 12087-2011 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении») не превышает 0,96 % по объёму.

Изделия из пенополиэтилена закрепляются на конструкции, как правило, с помощью дюбелей, скоб, омеднённых штифтов и пр. Кроме того, изделия в процессе эксплуатации испытывают растягивающие нагрузки, обусловленные их температурными деформациями. Для целостности изоляционной оболочки важна также прочность сварного соединения между отдельными полотнищами теплоизоляции. Определение прочности при растяжении в продольном направлении проводили в соответствии с ГОСТ EN 1608-2011 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве.

Метод определения прочности при растяжении параллельно лицевым поверхностям» (рис. 2). Установлено, что прочность при растяжении в продольном направлении для изделий с металлизированным покрытием составляет 80–92 кПа, без металлизированного покрытия – 80–87 кПа, а для сварного шва – 29–32 кПа. Учитывая, что для теплоизоляционных изделий нет стандарта по определению прочности сцепления материала с основанием, определение прочности сцепления (адгезии) металлической пластины к вспененному полиэтилену с клеевым слоем осуществлялось в соответствии с ГОСТ 28574-90 «Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий» (рис. 3). Металлические пластины размерами 100×100 мм закреплялись посредством клеевого слоя к листу пенополиэтилена. Установлено, что характер разрушения когезионный по клеевому слою, а разрушающее напряжение составило 12–17 кПа.

Каркасная система с теплоизоляцией по внешнему контуру применяется при теплоизоляции коттеджей. В качестве каркаса рекомендуются изделия из древесины, пропитанные антипиренами и антисептиками. Рулоны НПЭ (длина рулона может изготавливаться любая в соответствии с техническими требованиями) разматываются по периметру здания и фиксируются к деревянным стойкам саморезами со шляпками (рис. 4). Рулоны по поверхностям контакта соединяют встык и  сваривают горячим воздухом. Пенополиэтилен по периметру проёмов 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 проёмы, устанавливают оконное оформление. Целью натурного обследования явилась оценка влажностного состояния деревянного каркаса и утеплителя – пенополиэтилена, а также теплозащитные свойства наружной стены. Жилой дом на момент обследования эксплуатировался круглогодично в течение пяти лет. Отопление осуществляется посредством дизельного котла. Кондиционирование воздуха в обследуемом помещении осуществляется посредством приточно-вытяжной системы вентиляции с рекуперацией. Стена дома снаружи по полотну из пенополиэтилена обшита фанерой толщиной 10 мм с последующей облицовкой пластиковым сайдингом. Натурное обследование жилого частного дома проведено в период с 02.03.2018 г. по 05.03.2018 г. (рис. 5).

Март является завершающим месяцем зимнего отопительного периода и, соответственно, может быть принят как месяц наибольшего влагонакопления строительных материалов, эксплуатируемых в наружных ограждающих конструкциях. Температура наружного воздуха составляла –12±2 оС, относительная влажность 80%, содержание водяных паров (абсолютная влажность) 1,7 г/м3. Температура воздуха в помещении составляла +23±2 оС, относительная влажность 20%, содержание водяных паров (абсолютная влажность) 4,7 г/м3. Каркасная конструкция наружных стен обследуемого дома состоит из соснового бруса 150×150 мм, заполненного 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% по массе, что удовлетворяет требованиям СП 50.13330.2012. Для оценки влажностного состояния строительных материалов, составляющих наружную стену здания, были отобраны пробы пенополиэтилена и фрагмента соснового бруса (рис. 6). Пробы помещены в герметичные пакеты и транспортированы в лабораторию для термогравиметрического определения влажности.

В процессе послойного демонтажа материалов наружной стены при визуальном осмотре выявлены зоны увлажнения внутренней поверхности пенополиэтиленого полотна, окутывающего каркас дома. Увлажнение обнаружено в зонах, где утеплитель в каркасе состоял из разрозненных кусков и был уложен с заметными 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» 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. 7).

Определённая влажность соснового бруса по массе 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 происходит не в массе, а с внутренней поверхности. Влага на поверхности образуется за счёт конденсации и накапливается, не имея возможности свободно испаряться, поскольку слой закрыт фрагментами внутреннего утепления. Рекомендуется производить утепление лишь наружным полотном пенополиэтилена расчётной 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.

В результате экспериментальных исследований установлены следующие характеристики вспененного полиэтилена марки ТЕПОФОЛ:

– средняя плотность 18–20 кг/м3;
– диффузионное влагопоглощение без покрытия 0,44 кг/м2;
– диффузионное влагопоглощение с металлизированным покрытием 0,37 кг/м2;
– водопоглощение при частичном погружении в воду на 24 часа – 0,013 кг/м2;
– водопоглощение по объёму при полном погружении в воду на 28 суток 0,96%.

Проведено натурное обследование жилого частного дома, утеплённого вспененным полиэтиленом марки ТЕПОФОЛ,  которое показало, что влажность соснового бруса находится в пределах нормативной, установленной в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003». Термическое сопротивление стены составило 2,96 м2°С/Вт.

Для поддержания микроклимата в помещении, отвечающего требованиям ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», рекомендовано производить утепление лишь наружным полотном пенополиэтилена расчетной толщины без заполнения каркаса при нормативном воздухообмене и соблюдении условий кондиционирования.

Russian Exporter
8 (495) 517-33-00 Производственная компания "ТЕПОФОЛ"

Новые технологии
Современная теплоизоляция

×
Заголовок окна Оставьте заявку на консультацию и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время!
Максимальное время ожидания на этой неделе составило: 4 минуты

Уникальная технология утепления, которая доступна каждому и применяется как для бытовых, так и для производственных целей.

Система управления сайтом HostCMS