Теплоизоляция фасадов: особенности конструкций

Конструкции фасадной теплоизоляции с вентилируемой воздушной прослойкой

Конструкции фасадной теплоизоляции с вентилируемой воздушной прослойкой (рис.1) по принципу организации движения воздуха в прослойке делятся на слабо вентилированные и вентилированные. Именно воздушная прослойка, обеспечивающая соответствующие эксплуатационные качества конструкции в целом, является основным конструктивным элементом этого конструктивного принципа.

 
Вентилированная воздушная прослойка является конструктивным элементом системы, который создается между теплоизоляционным слоем и облицовочным слоем для предупреждения накопления влаги в массе конструкции, удаления влаги из массы конструкций за счет организации движения воздуха в прослойке, которую создают соответствующие геометрические размеры вентиляционных отверстий в отделочном слое. Установлено, что вентилированной воздушной прослойкой является такая воздушная прослойка конструкции, в которой площадь вентиляционных отверстий в отделочном слое не менее 1500 мм² на один квадратный метр площади стены. Слабо вентилированной воздушной прослойкой является воздушная прослойка в конструкции, площадь вентиляционных отверстий которой в отделочном слое составляет от 500 мм² до 1500 мм², а невентилированной - менее 500 мм² на квадратный метр площади стены.

Вентилированные воздушные прослойки должны быть толщиной не менее 40 мм и не более 150 мм. Оптимальная толщина вентилированной воздушной прослойки в стенах составляет от 60 до 100 мм. Поверхность теплоизоляции, которая обращена к вентилированной прослойке, необходимо защитить воздуховлагозащитным слоем. К системе с вентилированной воздушной прослойкой применяются требования пожарной безопасности по негорючести. Это обуславливает применение в ее конструкции материалов на базе плит из минеральной ваты или стеклянного штапельного волокна. Существуют требования к физическим характеристикам этих изделий, касающиеся плотности, воздухопроницаемости, аэродинамической устойчивости и т.д.

По типу индустриальных облицовочных тонкостенных элементов конструкции делятся на облицовку с плиточных металлических элементов или на базе цементно-волокнистых материалов и элементов керамических или бетонных мелкоштучных. Основное назначение облицовочных элементов - защита теплоизоляционного слоя от климатических воздействий в виде дождя и снега и придание соответствующего архитектурного вида строениям. Долговечность этих элементов значительно выше долговечности теплоизоляционного слоя, поэтому специальный анализ их особенностей не производится.

Конструкции фасадной теплоизоляции стен с отделкой штукатуркой или штучными элементами

Такие конструкции по принципу восприятия нагрузок делятся на легкие штукатурные, в которых несущий теплоизоляционный слой сборной системы воспринимает все нагрузки и воздействия, и тяжелые штукатурные конструкции, в которых теплоизоляционный слой системы не является несущим или воспринимает нагрузку давления, а все другие нагрузки и воздействия, возникающие в процессе эксплуатации, воспринимаются армирующей сеткой и анкерными устройствами. В отечественной практике более широко применяется первый вид, что обусловлено экономическими показателями. По показателям надежности более привлекательными являются тяжелые штукатурные сборные системы.

В качестве теплоизоляционного слоя используются плиты из минеральной ваты, стеклянного штапельного волокна, пенополистирола или других вспененных пластичных материалов (пенополиуретана, поливинилхлорида и т.д.), вспененные пластичные материалы, которые наносятся на поверхность стены путем торкретирования.

В то же время, в отечественной практике более широко применяют в названных системах пенополистирол. Этот материал является достаточно эффективным теплоизолятором, но имеет существенные недостатки - он горюч (группа горючести Г1) и неустойчивый к цикличным климатическим воздействиям.

Выбор типа крепления теплоизоляционного слоя к внешней поверхности стены - клеевой, дюбельный, комбинированный дюбельно-клеевой, обуславливается поверхностью стен домов. Основное требование к крепежу - обеспечение надежности эксплуатации.

Теплоизоляционный слой в таких системах должен тщательно примыкать к поверхности несущей части стены. При наличии прослойки воздуха между теплоизоляционными плитами и несущей стеной всегда существует угроза, что эта прослойка не будет закрытой. Это может привести к фильтрации холодного воздуха в толщу стены. Такой тип недостатков характерный для внешних стен современных домов. Они обусловлены исключительно технологическим недостатком этого конструктивного класса фасадной теплоизоляции, когда клеевой слой на теплоизоляционные плиты наносят не сплошным слоем, а дискретно, в виде клеевых пятен.

Основным требованием к отделочному слою, в состав которого входят усиливающее покрытие, базовое покрытие, грунтовка, облицовочное покрытие, является обеспечение защиты теплоизоляционного слоя от климатических воздействий внешней среды. К дополнительным функциям относятся эстетические и архитектурные. При этом внешний облицовочный слой должен быть стойким к климатическим воздействиям, водонепроницаемым, но паропроницаемым. Этот армированный слой должен воспринимать температурные и влажностные деформации совместно с теплоизоляционным слоем, и его выбор должен обуславливаться в первую очередь теплофизическими характеристиками и показателями надежности. В это же время, как показывают результаты исследований эксплуатационных характеристик в конструкциях сплошной теплоизоляции, случаи фиксирования отказов являются достаточно распространенными.

Конструкции фасадной теплоизоляции со светопрозрачной отделкой

относятся к основным архитектурным принципам конца ХХ ‒ начала ХХІ столетий. Дом с светопрозрачными фасадными системами может быть не полностью прозрачным, но внешне он будет выглядеть словно полностью из стекла.

На основании детального анализа конструктивных решений утепления фасадов из светопрозрачных конструкций разработана следующая их классификация по конструктивным особенностям.

Рис. 3. Строительный объект с применением конструкции фасадной теплоизоляции с светопрозрачной отделкой

Конструкции стен с облицовкой прозрачными индустриальными элементами состоят из прозрачных элементов, несущего каркаса, в состав которого входят стойки, ригели, элементы крепления непрозрачных конструкций, и подразделяются на системы с сплошным светопрозрачным фасадом, в котором массивной теплоизоляцией защищены только элементы перекрытий, и с комбинированным фасадом с светопрозрачными и непрозрачными участками.

По конструктивным решениям и технологии сооружения светопрозрачного облицовочного защитного слоя конструкции подразделяются на:

Заполнение непрозрачных участков систем осуществляется двух-, трехслойными панелями с металлической обшивкой, плитами с минеральной ваты или стеклянного штапельного волокна, которые размещены на внешней поверхности основания стен.

По количеству слоев стекла конструкции подразделяются на системы с одним слоем стекла, с двумя слоями, с темя слоями.

По виду наполнения прослойки между слоями стекла - на системы наполненные воздухом, аргононаполненные, крептононаполненные, наполненные газовой смесью.

В тепловом отношении основной особенностью конструкций фасадной теплоизоляции из светопрозрачной отделкой является то, что для этого вида ограждающих конструкций тепловой поток в холодное время года при солнечной погоде может иметь двустороннюю направленность, и в зависимости от свойств приведенных выше конструктивных элементов системы утепления баланс тепловых потоков (теплопритоки-теплопотери) может быть положительным и при низких температурах внешней среды.

По тепловым принципам работы стены с светопрозрачным внешним слоем являются пассивными гелиоконструкциями, которые можно использовать в качестве элементов теплоснабжения. Особенно это касается комбинированных систем. Поэтому этот тип конструкций может обеспечивать исполнение условий проектирования для так называемых пассивных домов - домов, которые не требуют во время эксплуатации традиционного отопления.

Для домов с фасадной теплоизоляцией с светопрозрачной отделкой очень важным, с точки зрения обеспечения их энергоэффективности, является оптимизация геометрической и пространственной формы дома. Результаты таких исследований смотри на нашем сайте.

Конструкции фасадной теплоизоляции с облицовкой кирпичом

 
Необходимые свойства теплоизоляции, которые устанавливаются для современных стеновых ограждающих конструкций, обеспечивают, используя кирпич тремя конструктивными принципами - выполнение стен с вентилированной воздушной прослойкой, использование пустотных эффективных керамических блоков и стен на основе колодезной кладки.

К конструктивным решениям, которые являются наиболее мотивированными с точки зрения формирования нормального влажностного эксплуатационного режима, относят стены с вентилированной воздушной прослойкой между внешним облицовочным слоем из кирпича и утеплителем. Вентилирование воздушной прослойки производится путем устройства отверстий в внешнем облицовочном слое кирпича за счет пустот в вертикальных швах нижней и верхней частей дома (этажа) (рис.5).

 
Конструктивно внешние стены с облицовкой кирпичом состоят из жесткого плиточного утеплителя, воздушной прослойки, слоя облицовочного кирпича или стенового камня, консольных бетонных поясов или кронштейнов, дискретных коннекторов.

В качестве теплоизоляционного слоя в этих системах используются изделия из плит с минеральной выты, стеклянного штапельного волокна, легких или ноздреватых бетонов. Внешний слой изготавливают из кирпичной кладки в ¼, ½ кирпича или в 1 кирпич

Для обеспечения нормального влажностного режима наиболее оптимальным является применений внешнего слоя в ¼ кирпича, однако это требует высокого качества как самого кирпича, так и работ по монтажу кладки. К сожалению, в отечественной практике для многоэтажных домов не всегда обеспечивалась надежная кладка даже в ½ кирпича (рис.6), поэтому в основном используется внешний слой в 1 кирпич. Такое решений требует тщательного анализа тепловлажностного режима конструкций и определения условий вентиляции воздушной прослойки.