Як правильно утеплити будинок своїми руками

Більше 40% енергоресурсів в сучасному світі людство витрачає на обігрів та охолодження, це доводить, що сьогодні ринок теплоізоляційних матеріалів високо затребуваний.

stat_1_11 Важливий вплив на якість, вартість, а найголовніше на витрати по експлуатації будівель і споруд надають теплоізоляційні матеріали та вироби. Їх застосування сприяє створенню комфортних умов в приміщеннях, захищає частини будівлі від температурних коливань і продовжує термін служби будівельних конструкцій.
Ідея вибору необхідного матеріалу така: краще спочатку витратитися на зведення стіни та покрівлі з підвищеним тепловим комфортом і в холодні місяці опалювального сезону витрачати мало теплової енергії на підтримку тепла усередині приміщень, а отже і грошей, ніж побудувати стіни з низьким термічним опором і потім десятиліттями топити вулицю. Аналіз досвіду різних країн у вирішенні проблеми енергопостачання свідчить, що одним з найбільш ефективних шляхів її вирішення є скорочення втрат тепла через огороджувальні конструкції будівель, споруд, промислового устаткування, теплових мереж.
Стіни, покрівля та вікна називаються зовнішніми огороджувальними конструкціями будівлі тому, що вони захищають житло від різних атмосферних впливів — низьких температур, вологи, вітру, сонячної радіації. При утворенні різниці температур між внутрішньою і зовнішньою поверхнями огорожі, у матеріалі огородження виникає тепловий потік, спрямований у бік пониження температури. При цьому огорожу чинить більший або менший опір тепловому потоку. Нормування теплозахисних властивостей зовнішніх огороджень проводиться у відповідності з будівельними нормами СНиП II-3-79 з урахуванням середньої температури і тривалості опалювального періоду в районі будівництва.
Теплозахисні властивості стіни залежать від її товщини і коефіцієнта теплопровідності матеріалу, з якого вона побудована. Якщо стіна складається з декількох шарів (наприклад, цегла-утеплювач-цегла), то її термічний опір буде залежати від товщини та коефіцієнта теплопровідності матеріалу кожного шару. Теплозахисні властивості огороджувальних конструкцій сильно залежать від вологості матеріалу. Переважна більшість будівельних матеріалів містить найдрібніші пори, які в сухому стані заповнені повітрям.
При підвищенні вологості пори заповнюються вологою, коефіцієнт теплопровідності якої в 20 разів більше, ніж у повітря, що призводить до різкого зниження теплоізоляційних характеристик матеріалів і конструкцій. Тому в процесі проектування і будівництва необхідно передбачити заходи, що перешкоджають зволоженню конструкцій атмосферними опадами, грунтовими водами і вологою, що утворюється в результаті конденсації водяної пари, дифундують через товщу огорожі.

При експлуатації будинків, у результаті впливу внутрішнього і зовнішнього середовища на огороджувальні конструкції, матеріали знаходяться не в абсолютно сухому стані, а мають трохи підвищену вологість. Це призводить до збільшення коефіцієнта теплопровідності матеріалів і зниження їх теплоізолюючої здібності. Тому при оцінці теплозахисних характеристик конструкцій необхідно використовувати реальне значення коефіцієнта теплопровідності в умовах експлуатації, а не в сухому стані. Як відомо, вміст вологи теплого внутрішнього повітря вище, ніж холодного зовнішнього. Тому дифузія водяної пари через товщу огородження завжди відбувається з теплого приміщення в холодне.

Якщо із зовнішнього боку огорожі розташований щільний матеріал, що погано пропускає водяні пари, то частина вологи, не маючи можливості вийти назовні, буде накопичуватися в товщі конструкції. Якщо у зовнішній поверхні розташований матеріал, що не перешкоджає дифузії водяної пари, то вся волога буде вільно віддалятися з огородження. При проектуванні котеджу необхідно враховувати той факт, що одношарові стіни товщиною 400 … 650 мм із цегли, керамічних каменів, дрібних блоків із пористого бетону або керамзитобетону забезпечують порівняно невисокий рівень теплозахисту (приблизно в 3 рази менше необхідної).

Високими теплоізоляційними характеристиками, що відповідають сучасним вимогам, володіють тришарові огороджувальні конструкції, що складаються з внутрішньої і зовнішньої стінок із цегли або блоків, між якими розміщений шар теплоізоляційного матеріалу. Внутрішня і зовнішня стінки, сполучені гнучкими зв’язками у вигляді арматурних стрижнів або каркасів, укладених в горизонтальні шви кладки, забезпечують міцність конструкції, а внутрішній (утеплюючий) шар — необхідні теплозахисні параметри. Товщина шару, що утеплює вибирається залежно від кліматичних умов і виду утеплювача. Через неоднорідної структури тришарової стіни та застосування матеріалів з різними теплозахисними та пароізоляційними характеристиками в товщі конструкції може утворюватися конденсат, наявність якого знижує теплоізоляційні властивості огородження. Тому при зведенні тришарових стін слід передбачити їхній захист від зволоження.

stat_1_21 Властивості теплоізоляційних матеріалів
Не можна скидати з рахунків, що високі ізоляційні властивості огородження гарантуються трьома умовами: хорошим матеріалом, грамотною конструкцією і якісним виконанням монтажу. Тому при вирішенні завдання утеплення необхідно приділяти велику увагу і правильному підбору утеплювача та застосованої теплоізоляційної конструкції.

Перелічимо деякі найбільш актуальні властивості теплоізоляційних матеріалів:
Водопоглинання — здатність матеріалу поглинати крапельно-рідку вологу і утримувати її в порах.
Гігроскопічність — здатність матеріалу поглинати вологу в пароподібному стані з повітря.
Теплоізоляційні матеріали як при зберіганні, так і при експлуатації, повинні бути захищені від зволоження. Здатність матеріалу воложитися внаслідок його гігроскопічності називається сорбції. Чим вологіше повітря і нижче його температура, тим вище сорбція. Зволоження матеріалу може відбуватися від монтажної вологи, в якій зачиняється матеріал при монтажі ізоляції, атмосферної вологи, що потрапляє в матеріал при атмосферних опадах, і грунтової вологи, що проникає з грунту.
Паропроникність — властивість матеріалу пропускати пари повітря. Останні проникають в матеріал під впливом різниці тисків атмосферного повітря по обидві сторони огородження. Пари повітря, що проходять через матеріал з теплою сторони на холодну, при максимальному насиченні повітря в порах матеріалу конденсуються. Накопичення вологи на холодній стороні за відсутності паронепроникним прокладки з теплою боку погіршує теплоізоляційні властивості матеріалу.
Повітропроникність — здатність матеріалу пропускати повітря й інші гази. Вона залежить від розмірів та кількості пір матеріалу. Внаслідок різниці парціального тиску холодного і теплого повітря відбувається інфільтрація, переміщення холодного повітря через стінки в сторону теплого. Інфільтрація холодного повітря збільшує теплові втрати. Необхідно влаштовувати вітроізоляції. Зволоження матеріалу різко знижує коефіцієнт повітропроникності.
Теплопровідність — властивість матеріалів проводити тепло. Коефіцієнт теплопровідності (основний і головний показник якості теплоізоляційних матеріалів) — кількість тепла, яке проходить (при сталому тепловому стані) через 1м2 поверхні матеріалу товщиною в 1м протягом години при різниці температур обох поверхонь в 1С за відсутності бічної витоку теплоти. Коефіцієнт теплопровідності залежить від пористості матеріалу; від температури (він збільшується з її підвищенням); від вологості (при зволоженні повітря, укладений в матеріалі, що має низький коефіцієнт теплопровідності, заміщається вологою, що має значно більший коефіцієнт).
Температуропровідність. При нестаціонарному тепловому потоці, коли температура тіла змінюється з часом, кількість тепла, що проходить через матеріал залежить від швидкості зміни температури в ньому. Величина, що характеризує швидкість розповсюдження температури в матеріалі, визначається коефіцієнтом температуропровідності.
Влагопроводность. Вологісний режим огородження тісно пов’язаний з теплотехнічним і має велике санітарно-гігієнічне значення. Висока вологість внутрішньої поверхні огородження робить приміщення антисанітарних і недовговічним. Однією з причин появи вологи в огородженнях є конденсація її з атмосферного повітря.

Вологісний режим огородження визначається температурою точки роси. Теплоізоляція огородження повинна забезпечувати на внутрішній його поверхні таку температуру, яка була б вище точки роси при даній вологості повітря. У будинках взимку водяна пара дифундує через стіни від внутрішньої сторони до зовнішньої, а в літній час від зовнішньої — до внутрішньої. Можлива конденсація пари в стінах огорожі. Для захисту від конденсації вологи необхідно матеріали з великим об’ємним вагою, коефіцієнтом теплопровідності і меншим коефіцієнтом паропроникності встановлювати на внутрішній поверхні, а з меншою об’ємною вагою і коефіцієнтом теплопровідності і великим коефіцієнтом паронепроникні — на зовнішній поверхні. Пароізоляційні шари необхідно встановлювати на внутрішній, більш теплої поверхні, оскільки встановлення їх зовні погіршує вологісний режим.
Вогнетривкість — властивість матеріалу протистояти, не розплавляючись, впливу високих температур. Вогнетривкість не визначає граничної температури застосування матеріалу, так як на матеріал в експлуатації можуть впливати тиск вищерозміщених матеріалів, напруги від усадки або розширення, корозія, стирання шлаками, летючої попелом і газами.
Вогнестійкість матеріалу характеризується здатністю витримувати порівняно нетривалий час температуру до 1100 С без порушення структури, міцності та інших властивостей.
Пластичність — здатність під тиском приймати нову форму без утворення тріщин і розривів та зберігати її після дії зовнішньої сили.
Хімічна стійкість — здатність протистояти руйнівній дії хімічних реагентів: кислот, лугів, солей, газів. Вона залежить від щільності матеріалу і його структури. Теплоізоляційні матеріали і вогнетриви при хімічній взаємодії з рідкими або газоподібними речовинами при високих температурах руйнуються.
Біостійкість. Теплоізоляційні матеріали, що містять такі органічні речовини, як крохмаль і целюлозу, у вологому середовищі з температурою 30-40 С схильні до дії бактерій, грибків та інших мікроорганізмів. Органічні матеріали з низьким водопоглинанням менш схильні до дії мікроорганізмів, ніж матеріали з високим водопоглинанням. Руйнації мікроорганізмами схильні і неорганічні матеріали, якщо вони стикаються з органічними.
Природно, що у кожного виду матеріалу є свої позитивні і негативні сторони. Але, створюючи раціональну ізоляційну конструкцію, можна уникнути багатьох неприємних питань, оберігши ізоляцію від зволоження, від проникнення гризунів, збільшивши її механічну міцність та вогнестійкість.

stat_1_3 Мінераловатні вироби
Сьогодні на нашому ринку представлена величезна кількість різних утеплювачів. Однак не всі вони здатні витримати суворі кліматичні умови і надійно захистити від втрат тепла будівлі, комунікації. Статистичні дані досліджень будівельного комплексу Росії показали, що основним видом застосовуваних у Росії утеплювачів є мінераловатні вироби, частка яких становить трохи більше 65%, інші 35% це різні пінопласти.

Мінеральна вата це теплоізоляційний матеріал, що складається з найтонших склоподібних волокон, одержуваних шляхом розпилення рідкого розплаву шихти з металургійних шлаків, гірських порід або інших силікатних матеріалів.

Залежно від вихідної сировини вата поділяється: на мінеральну (кам’яну) вату, яку виготовляють з мінеральних гірських порід (осадові гірські породи: глини, вапняки, доломіт, мергелі і повалення: граніти, Сініті, пегматити, пемза, туф. Жужільну вату, виготовлену з металургійних шлаків — доменні, вагранкові і мартенівські шлаки, а також шлаки кольорової металургії та скляну вату, яка виготовляється зі скла.

Теплоізоляційні властивості мінеральної вати визначаються повітряними порами, укладених між волокнами. Мінеральна вата виготовляється дуттьовими (паро-, повітро-, газодутьевимі) і відцентровим способами.

В основу дутьевих способів покладено використання кінетичної енергії пари, стиснутого повітря або газу, що виходить з сопла і зустрічає на своєму шляху струмінь силікатного розплаву, в результаті чого останній розбивається на краплі, що витягається спочатку в циліндрик, який потім звужується і утворює два грушовидних тіла, пов’язаних ниткою. Грушоподібні тіла зменшуються і перетворюються на волокна. Відцентровий спосіб заснований на використанні відцентрової сили обертового диска, на який падає струмінь силікатного розплаву.

Існує також і «наворочений» спосіб отримання мінеральної вати — відцентрово фільерно-дуттьовий. Він забезпечує повну відсутність неволокнистих включень (так званих «корольків»), а також невеликий діаметр волокон вати. Властивості мінеральної вати: з підвищенням вмісту кремнезему в мінеральній ваті підвищується температура її розм’якшення і температуроустойчівость. Глинозем підвищує хімічну та біологічну стійкість вати, окис заліза знижує температуроустойчівость, збільшує корозійної вати. Коефіцієнт теплопровідності залежить від середньої товщини волокон, об’ємної ваги і пористості. Оптимальною є пористість 90%. Товщина волокна може коливатися від 2 до 40 мкм.

Скляна вата це теплоізоляційний матеріал, що складається з безладно розташованих гнучких скляних волокон, отриманих способом витягування з розплавленого скла. Сировиною для отримання скляної вати служить скло або відходи скляної промисловості.

Виготовляється скляна вата двома способами — дутьевих та у спосіб безперервного витягування (фільерно-дутьевих). Технологічний процес отримання скляного волокна по дутьевих способу аналогічний дутьевих способу отримання мінеральної вати. Скляне волокно має товщину від 4 до 30 мкм, довжину волокна 120-200 мм. Спосіб безперервного витягування виглядає так. Скляна шихта завантажується у ванну піч (t = 1500C), під впливом температури розплавляється по поверхні і стікає тонким шаром в зону гомогенізації, де стає більш однорідною.

Розплав випливає через спеціальну пластину, яка має отвори (фільєри) діаметром 0,1 мм. З випливає струмки розплаву витягується нитку за допомогою швидко обертового барабана. Спосіб безперервного витягування дає волокно без «корольків», рівномірної товщини і високої якості. Міцність скловолокна залежить від його товщини. Чим волокно товщі, тим воно більш крихке. Крихкість волокна викликає його швидке руйнування при вібрації. Тобто оптимальна товщина волокна повинна бути 15 мкм і менше.

Більш прогресивні технології виробництва скловолокна дозволяють отримувати середню товщину — 6 мкм (тобто волокно практично не дратує шкірні покриви і слизові оболонки дихальних шляхів). Технологічний процес отримання скляної вати ISOVER складається з наступних етапів. Сировина (вдруге використовується скло, пісок, сода, вапняк) розплавляється в печі (t = 1400C і вище}; після чого розплавлена ​​маса тече в волокнообразователь, який являє собою прядильну центрифугу, де відбувається розбивання скла на волокна.

Між собою волокна зв’язуються за допомогою сполучного речовини (воно у вигляді аерозолі змішується зі скловолокном під час процесу волокноутворення). Вироби, просочені смолою, потрапляють на термічну обробку (t = 250C), яка дає готовому ізоляційному матеріалу необхідну жорсткість.

Коефіцієнт теплопровідності скловолокна коливається (0,029-0,040 Вт / мК), температуроустойчівость +450 С, морозостійкість (сторазове заморожування і відтавання)-25С. Скловата кислотостійкою.

Проводять також каоліновий, кварцову, графітову вати. Вони мають підвищену температуростойкостью.
За своїми властивостями стекловатниє вироби відрізняються від мінераловатних. В останніх менша середня щільність, менша температуростойкость.
Застосовують її для теплоізоляції будівельних конструкцій, а також у технічній ізоляції (трубопроводи, промислове обладнання), а також холодильників, транспортних засобів.

Каолінова вата і вироби на її основі відносяться до вогнетривким (високотемпературна ізоляція, температура застосування t = 1100-1250C). Сировиною для її виробництва служать технічний глинозем, що містить 99% оксиду алюмінію, і чистий кварцовий пісок. Розплав отримують в п’ятиелектродної руднотермічних печі (температура плавлення 1750 ° С). Робочий простір печі складається із зон плавлення і вироблення. Зона плавлення обладнана трьома графітованих електродів, зона вироблення — двома. Струмінь розплаву роздувається парою під тиском 0,6-0,8 МПа за допомогою ежекційні сопла.

Як зв’язуючих застосовують рідке скло, глиноземистий цемент, вогнетривкі глини, кремнеорганічною сполучна. Середня щільність каолінової вати 80 кг/м3. Вона стійка до вібрації, інертна до води, водяної пари, олив і кислот, має високі електроізоляційні властивості, які практично не змінюються з підвищенням температури до 700-800С, не змочується рідкими металами. Каолінова вата випускається в рулонах і у вигляді виробів різної форми (плити, шкаралупи, сегменти і т. д.). Каолінова вата виготовляється у вигляді комової вати і різних виробів. Область застосування — різні галузі промисловості.

stat_1_4 Матеріали з волокнистих каркасом
Фіброліт. Теплоізоляційний матеріал у вигляді плит, одержуваних шляхом пресування деревних стружок з в’яжучими речовинами, а потім сушки. Залежно від в’яжучих речовин він розділяється на магнезіальний, доломітовий, цементний, ізвестковотрепельний, гіпсовий і бітумінозний. Сировиною для виготовлення фіброліта є деревна стружка (т. зв. «Деревна вовна») і в’язкі. Стружка виготовляється з деревини осики, сосни або ялини у вигляді стрічок довжиною не менше 400 мм, шириною 5-7 мм, товщиною 0,5-1 мм. Технологічний процес. Готується затворітель, змішується з наповнювачем, пресуються фібролітові плити, потім їх термічно обробляють і сушать. Фіброліт не горить, здатний тліти, биостоек, повітропроникний. Коефіцієнт теплопровідності залежно від сполучного коливається в межах 0,11-0,25 Вт / мК.

Фіброліт буває термоізоляційний і конструктивний. Перший застосовують для утеплення стін і покриттів, другий — для перегородок каркасних стін в сухих умовах. Фіброліт вважається місцевим матеріалом. ДВП (деревоволокнисті плити) і ДСП (деревостружкові плити). ДВП — теплоізоляційний матеріал, виготовлений іздревесноволокністой маси, просоченої емульсією. Сировиною служить неділова деревина, відходи лісопильної та деревообробної промисловості, паперова макулатура, а також стебла соломи, кукурудзи, бавовника. Для підвищення міцності і довговічності застосовують спеціальні добавки: каніфольні, парафінову, бітумну емульсії; склади для антисептування волокнистої маси, для водостійкості, біостійкості і вогнестійкості; глинозем, гіпс та інше.

Сировину подрібнюють в спеціальних агрегатах з великою кількістю води. Вода допомагає розмелюють деревину на окремі волокна. Потім їх змішують зі спецільнимі добавками. Далі рідких волокнисту масу відливають у длінносеточной відливної машині. Тут маса зневоднюється і ущільнюється, а потім розрізається на плити. Уже готові плити надходять в сушарку, а після неї пресуються. Середня щільність ДВП — 150-350 кг/м3, теплопровідність — 0,046-0,093 Вт / мК, межа міцності при вигині менш 0,4-2,0 МПа.

Деревноволокнисті плити випускаються трьох типів:
1. Ізоляційні. Їх використовують для тепло-і звукоізоляції стін, стель, підлог, перегородок і перекриттів. Розміри: 2700x1200x12, 25 мм.
2. Вітрозахисні ізопліти. Застосовуються для ущільнення і зміцнення зовнішніх стін, стель і дахів будівель. Розміри: 2700x1200x12, 25 мм.
3. Ізоляційні плити для підлоги. Застосовуються для «плаваючою» підкладки під паркет і ламіновані підлоги. Плита вирівнює нерівну поверхню під паркетом, утеплює підлогу і забезпечує хорошу звукоізоляцію.

У ДВП високе водопоглинання — до 18% на добу, значна гігроскопічність — до 15% в нормальних умовах, в них можуть розвиватися грибки, при зміні вологості навколишнього середовища вони змінюють свої розміри. ДСП являють собою вироби, одержувані пресуванням деревної стружки з добавкою синтетичних смол. Як і деревоволокнисті напуває, вони володіють різною щільністю. Для теплової ізоляції використовують легкі плити, для конструктивно-оздоблювальних робіт — напівважку і важкі. Сировина для всіх видів плит є однаковим, технологія виробництва також.

Відмінність полягає в тому, що при виробництві легких плит використовується менше полімеру (на 6-8%), і нижче тиск при пресуванні (на 0,2-0,7 МПа). ДСП отримують гарячим пресуванням маси, що містить близько 90% органічного волокнистої сировини (тонкої деревної стружки) і 8-12% синтетичних смол. ДСП бувають одно-і багатошаровими. Область застосування і властивості ДСП ті ж, що і у ДВП, за винятком легких плит. Їх розміри: 2500-3600 х 1200-1800 х 13-25 мм. Середня щільність 250-400 кг/м3, межа міцності при вигині до 12,0 МПа, коефіцієнт теплопровідності 0,045-0,09 Вт / мК.

Ефективні утеплювачі
Світова практика будівництва в країнах, які володіють новітніми технологіями показує, що найефективнішим теплоізоляційним матеріалом є пінополістирол, який виробляється безпресовим способом, або способом екструзії.

Відомо, що коефіцієнт теплопровідності, що є основним показником теплоізоляційних властивостей матеріалів, в сильному ступені залежить від вмісту в ньому вологи. Кожен відсоток вологи знижує основний показник — коефіцієнт теплопровідності — на 4%. Відповідно до ГОСТ 15588-86 «Плити пінополістирольні. Технічні умови» вітчизняним виробникам марок ПСБ і ПСБ-С дозволяється відвантажувати споживачам плити з вологістю до 12%. Таким чином, реальний коефіцієнт теплопровідності плит може виявитися на 40% гірше показника за ГОСТом, визначеного в сухому стані.

Присутність вологи в матеріалі володіє ще одним підступною властивістю. Взимку вода в межгранульном просторі, перетворюючись на лід, поступово руйнує пінопласт на окремі гранули, за рахунок чого довговічність плит з пінополістиролу беспрессового істотно знижується. Усіх цих недоліків практично позбавлений екструзійний пінополістирол з гомогенною замкнутою структурою осередків. Вкрай низьке водопоглинання (менше 0,3% за об’ємом) і висока механічна міцність роблять цей матеріал унікальним і дозволяють використовувати його в якості зовнішньої ізоляції будівель та споруд різного призначення.

Екструзійний пінополістирол (ЕППС) стає незамінним матеріалом для утеплення підземних частин будівель, фундаментів, стін підвалів, цокольних поверхів, а також в конструкції так званої «інверсійної» (перевернутої) покрівлі. В останньому випадку відсутні шкідливі впливи на гідроізоляційну мембрану — найважливіший елемент покрівлі, так як, утеплювач (пінополістирол) укладається вище гідроізоляційної системи захищаючи її від впливу ультрафіолетового випромінювання, різких перепадів температури, механічних пошкоджень, дозволяючи проводити монтаж покрівлі в будь-який час року. Крім того, така конструкція покрівлі дозволяє відмовитися від окремого пароізоляційного шару, і значно збільшує термін служби гідроізоляційної мембрани.

Унікальні властивості екструзійного пінополістиролу дозволяють проводити утеплення підстав автомобільних і залізниць, аеродромів. Застосування утеплення в даному випадку дозволяє зменшити глибину промерзання грунту і, отже, усунути пучение грунту при відтаванні.

Застосування екструзійного пінополістиролу як утеплювач зовні будинків дозволяє істотно підвищити теплоізоляційні характеристики стін не зменшуючи корисної площі всередині будівель. Це практично єдиний вид утеплювача, що дозволяє вирішити завдання утеплення підземної частини будівель в умовах руйнівного впливу грунтових вод і рухів.