URL-адрес сайта WordPress настроен неправильно. Проверьте настройки виджета.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ УТЕПЛИТЕЛЕЙ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ


Админ: Статья рекламная, но есть несколько интересных соображений.

I. Утеплители из минераловатных плит

Главная причина повреждения кровли — насыщение утеплителя влагой. Это может происходить по трем причинам:

  • внутренняя конденсация посредством диффузии водяного пара изнутри здания.
  • конденсация пара из-за того, что крыша не является воздухонепроницаемой (явление конвекции)
  • проникновение влаги в утеплитель из-за повреждения гидроизоляции.
  • 1. Внутренняя конденсация посредством диффузии водяного пара.

    Внутренняя конденсация — это медленный и коварный процесс, ее невозможно обнаружить, пока проблема не затронула конструкцию крыши. Когда специфические внутренние и внешние условия, относящиеся к температурно-влажностным режимам, сталкиваются друг с другом, начинается процесс конденсации. В основном это происходит зимой, когда сопротивление проникновению пара в материал с теплой стороны утеплителя недостаточно.

    Если для крепления утеплителя или гидроизоляционной мембраны применялся механический крепеж, нельзя рассчитывать, что паробарьер будет действенным. Отверстия для крепежа делают барьер неэффективным, крепеж будет коррозировать, при этом будет происходить диффузия пара и его конденсация в утеплителе. Конденсация будет происходить постоянно, в крыше появится значительное количество конденсата — до 1 литра на 1 м2. Даже летом, в условиях высыхания, невозможно удалить весь этот конденсат из утеплителя. И это самым существенным образом сказывается на его тепловой эффективности. Минеральные ваты особенно чувствительны к описанному явлению, что будет рассмотрено далее.

    Из всех существующих утеплителей только ячеистое стекло FOAMGLAS® исключает возможность внутренней конденсации, что делает его идеальным средством для утепления плоских крыш. FOAMGLAS® состоит из чистого стекла и имеет замкнутую ячеистую структуру, поэтому его сопротивление проникновению водяного пара бесконечно, что предотвращает процесс конденсации влаги в кровле.

    При этом при укладке блоки или плиты FOAMGLAS® наклеиваются сплошным образом на горячий битум или адгезив, стыки также заполняются горячим битумом, чтобы избежать конденсации в стыках. Если толщина утеплителя выбрана правильно, с учетом других компонентов крыши и внутренних и внешних климатических условий, отсутствие конденсации в утеплителе гарантируется, а это влечет за собой неизменность тепловой эффективности и постоянство теплосопротивления.

    2. Внутренняя конденсация посредством конвекции воздуха.

    Внутренняя конденсация посредством конвекции воздуха является куда более опасным процессом, чем конденсация из-за диффузии. Этот процесс происходит, как правило, тогда, когда конструкция крыши не является воздухонепроницаемой, и чаще всего встречается в легких крышах с применением системы металлических опор, в которых ни стальное, ни деревянное основание не являются воздухонепроницаемыми. Применение паробарьера не является эффективным, поскольку малейший дефект гидроизоляции либо отверстия, возникающие при механическом способе крепления, делают ее бесполезной.

    Конвекция возникает в результате разрежения воздуха, вызываемого ветром — большое количество влажного воздуха изнутри здания (его количество достигает нескольких литров в час), вырывается наружу в виде ламинарного или турбулентного потока. Минеральная вата пропускает воздух, и поэтому конвекция может происходить внутри изоляционного слоя, уменьшая его тепловую эффективность. Вспененные полимерные материалы, напротив, являются воздухонепроницаемыми, и поэтому конвекция происходит в местах соединения панелей, уменьшая, таким образом, тепловые свойства.

    При этом очевидно, что тепловое сопротивление как минеральной ваты, так и вспененных полимерных материалов резко падает. Дополнительной проблемой является то, что перемещающийся при конвекции воздух быстро остывает, вызывая при этом конденсацию пара. Условия, вызывающие конвекцию, возникают чаще, чем условия, вызывающие диффузию пара. Поэтому этот процесс более распространен. Теплый воздух и водяной пар поднимаются наверх, т.к. они легче, чем холодный воздух. И, поскольку, существует разница между внутренней и наружной температурой здания, конвекция происходит в направлении изнутри наружу. Воздух при этом быстро охлаждается и конденсируется. Таким образом, если учесть все эти обстоятельства, вопрос об эффективности изоляции остается открытым.

    FOAMGLAS® состоит из замкнутых ячеек и поэтому является непроницаемым для газов, а, следовательно, и для воздуха. Плиты из ячеистого стекла укладываются так, чтобы их стыки были загерметизированы, а сверху наклеивается по крайней мере один слой рулонной гидроизоляции. Таким образом, для всех типов легких крыш обеспечивается воздухонепроницаемая конструкция. Потери тепла и конденсация внутри изоляции, следовательно, исключаются.

    3. Проникновение воды, происходящее из-за повреждений гидроизоляции.

    Очевидно, что повреждение гидроизоляции, уложенной на любой другой утеплитель, кроме FOAMGLAS®, быстро повлечет за собой аварию во всей конструкции крыши, например, протекание воды внутрь здания, потерю теплового сопротивления, коррозию металла (т.е., основания, механического крепежа), гниение деревянного основания, повреждение мембраны корнями растений, выгибание и искривление теплоизоляционных панелей. Все это является следствием использования утеплителя, который не является водонепроницаемым.

    Влага полностью разрушает толщу утеплителя из минеральной ваты. В крышах с использованием полимерных вспененных утеплителей вода растекается на, под и между панелями. Количество влаги увеличивается, а утеплитель при этом теряет свои механические и тепловые свойства.

    Такие повреждения могут быстро прогрессировать, а применение пароизоляции может только ухудшить ситуацию. Ее изначальная функция — не допустить диффузии водяного пара изнутри здания; однако, поскольку попавшая в крышу вода не может найти выход вовнутрь здания, она растекается по поверхности пленки.

    Эти проблемы свойственны всем типам минераловатных утеплителей, а проблемы, возникающие при использовании стекловаты еще серьезнее.

    И только компактные крыши FOAMGLAS® способны предотвратить такие повреждения, т.к. все слои кровли полностью склеены друг с другом. FOAMGLAS® сам является водонепроницаемым материалом и к тому же укладывается на горячий битум, образуя тем самым второй гидроизоляционный слой.

    Теоретически, конденсат, который появляется в утеплителе в течение зимы, может испариться летом при высокой температуре наружного воздуха. Испарение происходит в местах соединений листов профнастила и пробитых в нем отверстий (в местах механического крепления). На практике, однако, происходит коррозия металла в местах механических соединений и разрушение профнастила. Повреждение профнастила приводит к дополнительному попаданию влаги в утеплитель, теплосопротивление которого при этом уменьшается. Это явление особенно интенсивно происходит зимой, именно тогда, когда утеплитель должен действовать наиболее эффективно.

    При проектировании крыш необходимо также учитывать две очень важные характеристики утеплителя

  • стабильность его размеров
  • прочность на сжатие.

    Стабильность размеров и линейное расширение — это два разных понятия. И, если значение линейного расширения для минеральной ваты нулевое, это еще не означает стабильности размеров, которая характеризует поведение материала при суммарном воздействии температуры и влаги.

    Общеизвестно, что плиты из минеральной ваты даже самой высокой плотности меняют свою форму под влиянием изменений окружающей среды — их первоначальная толщина значительно увеличивается. Рассмотрим этот процесс подробнее.

    В конструкции плоской крыши плиты из минеральной ваты должны обладать высокой прочностью на сжатие при 10% деформации. Достигнуть такой плотности можно путем увеличения количества волокон на 1 м2 и, соответственно, увеличением количества связующего. Под одновременным воздействием изменения температуры и влажности связующее растворяется, что приводит к расслоению волокон, а в итоге плиты разбухают и не могут принять первоначальную толщину.

    Очевидно, что это в большей мере относится к плитам большой толщины. Именно такие плиты зачастую устанавливают под предлогом того, что они лучше удовлетворяют строительным нормам. С технической точки зрения происходит разбухание плит на 30-40% от первоначальной величины, что оказывает значительное воздействие на гидроизоляцию, уложенную сверху. И если для крепления были использованы механические фиксаторы, то их шляпки будут рвать как гидроизоляцию, так и утеплитель. Кроме того, под воздействием повторяющихся нагрузок плиты из минеральной ваты высокой плотности теряют до 57% своей первоначальной прочности на сжатие, из-за потери связи между волокнами. При растворении связующего эта величина может достигать даже 96%. (см. таблицу).

    Эти цифры получены в результате испытаний, проведенных заводом-изготовителем ROCKWOOL. В то же время в результате разбухания плиты теряют свою прочность, гидроизоляция при этом оказывается на недостаточно прочном основании, что приводит к ее повреждениям при движении по крыше. Одновременно уменьшается стойкость кровли к расслоению и происходит отрыв гидроизоляции под воздействием порывов ветра.

    Аналогичные разрушения происходят и в стекловолоконных утеплителях, однако значительно быстрее. Плотность стекловолоконных плит, как правило, ниже, чем у минеральной ваты, а, следовательно, и меньшая прочность на сжатие. К тому же для склеивания стекловолокна требуется большее количество связующего.

    Заключение

    Существуют два фактора, приводящих к разрушению утеплителя:
    1. разбухание, обусловленное разъединением волоконной структуры и в результате разрушающее гидроизоляцию;
    2. потеря прочности на сжатие, и, как следствие, усадка утеплителя, что также приводит к повреждению гидроизоляции.

    Причиной обоих этих повреждений является влага, которая обусловлена диффузией или конвекцией пара, либо влага, проникающая через отверстия в гидроизоляции.

    Замена утеплителя из минеральной ваты представляет значительные трудности как технического, так и экономического свойства. Вопреки распространенному мнению, минеральная вата не может быть использована вторично, как по причине потери механических свойств, так и из-за невозможности испарения набранной влаги.

    Первоначально минераловатные плиты гидрофобны, но только до тех пор, пока в их структуре достаточно маслянистых добавок. Однако они растворяются под воздействием изменений окружающей среды. Иногда требуются годы для полного просушивания плит. Это можно осуществить, применяя специальные сушильные аппараты, однако этот метод очень дорог, неэкологичен и в результате может не дать нужного эффекта из-за потери механических свойств минеральной ваты.

    II. Полимерные утеплители

    Вспененные полимерные утеплители характеризуются:

  • низкой стабильностью размеров
  • невозможностью герметичного соединения стыков
  • высоким значением коэффициента линейного расширения (70·10-61/К)
  • проницаемостью для водяного пара при одновременной низкой способности к его испарению.

    Однако эти недостатки зачастую не принимаются во внимание при проектировании плоских крыш. Недостаточная стабильность размеров, особенно свойственная полиуретановым утеплителям, обусловлена старением материалов даже в условиях постоянных значений температуры и влажности.

    Если же полимерные панели применяются для утепления крыши, они неизбежно подвергаются изменениям внешней среды, и тогда нестабильность размеров воздействует на гидроизоляцию, разрывая ее.

    Высокое значение коэффициентов линейного расширения характерно для всех вспененных полимерных материалов. Если утеплитель устанавливался при температуре +20°С, и стыки плотно прилегали друг к другу, то в холодную погоду они открываются, образуя тем самым мосты холода. Образовавшиеся зазоры достигают ширины в 2,5 мм для панелей длиной 1,2 м и при градиенте температуры 30°С. Однако летом крыши могут прогреваться до 80°С, что приводит к удлинению панелей на 10 мм, они начинают давить друг на друга, сдвигаться и вызывать повреждения мембраны.

    Чтобы избежать быстрых разрушений, обычно рекомендуют укладывать свободнолежащую гидромембрану, покрытую слоем щебня. Такой балласт создает защиту и от солнечной радиации, и от расширения панелей под воздействием высоких температур. Если такая защита не предусмотрена, панели могут давать усадку и "мигрировать" от края крыши по направлению к ее центру. Таким образом, периметр крыши оказывается неутепленным. Свободноуложенная гидромембрана также стягивается к центру крыши — натяжение на краях крыши так велико, что даже высокоэластичные гидроизоляционные мембраны не выдерживают нагрузки разрыв.

    И, наконец, рассмотрим проблему конденсации влаги во вспененных полимерных утеплителях в конструкции плоской крыши.

    Благодаря закрытой ячеистой структуре (до 75-95 %), вспененные пластики практически водонепроницаемы, но паропроницаемы (сопротивление диффузии водяного пара (µ = от 30 до 70)). Таким образом, водяной пар проникает в ячейки и конденсируется, удерживаясь внутри ячейки. Это происходит с завидной регулярностью, благодаря миграции/диффузии водяного пара, в сочетании с эффектом всасывания наружного воздуха и пара, происходящего из-за того, что давление паров в ячейке выше или ниже, чем снаружи. Это приводит к так называемому тепловому дрейфу: для производства вспененных полимерных утеплителей применяются вспенивающие газы, такие как CFC, HCFC, пентан или CO2. При выпуске из производства ячейки почти на 100 % заполнены этими газами, и не содержат воздуха. Однако, начинается очень медленный процесс диффузии: воздух поступает в ячейку, а газ удаляется. И когда все ячейки содержат воздух, а не вспенивающий газ, наступает динамическое равновесие. Продолжающееся старение полимерных материалов приводит к потере тепловой эффективности даже в сухих условиях, без изменений температуры и в условиях нормальной влажности.

    Это явление значительно уменьшает эффективность утеплителя. И если не провести капитальный ремонт кровли с заменой как утеплителя, так и паробарьера, то последствия могут оказаться губительными (течи в крыше, промерзание основания и, как следствие, его разрушение, и т.д.). При этом следует заметить, что утеплитель не подлежит повторному использованию.

    III. Инверсионные кровли (кровли с защищенной гидромембраной), утепленные экструдированным пенополистиролом.

    Необходимо обратить внимание на следующие недостатки

  • наличие тонкой пленки воды между теплоизоляционным материалом и гидроизоляцией приводит к потерям тепла, размер которых зависит от частоты и интенсивности дождей;
  • нестабильность размеров при перепадах температуры вызывает увеличение швов и, следовательно, образование термомостов по стыкам плит за счет температурных деформаций;
  • постоянная повышенная влажность может вызвать появление микроорганизмов, которые будут разрушать гидроизоляционный слой;
  • мелкие частички защитного слоя могут попадать в промежутки между теплоизоляционными панелями, создавая угрозу их разрушения и вызывая образование термомостов;
  • любой дефект гидроизоляции очень тяжело обнаружить;
  • увеличение теплопроводности экструдированного пенополистирола за счет:

    а) диффузии вспенивающего газа через стенки ячеек и замещения его воздухом, который имеет большую теплопроводность;
    б) процесса старения;
    в) диффузии водяного пара в ячейки;

    Термомосты

    Обладая большим коэффициентом линейного расширения (80·10-6м/м·0C), плиты экструдированного пенополистирола, будучи хорошо подогнаны летом, зимой образуют щели в местах соединения друг с другом. Образуются термомосты, вызывая ощутимые потери тепла.

    Защита несвязанным гравием требует применения промежуточного слоя, который предохраняет поверхность от повреждения и от попадания гравия в места стыков. Многочисленная грязь будет собираться на его поверхности. В зависимости от количества собранной грязи, промежуточный слой будет оставаться влажным в течении более длительного периода. Зимой влага будет образовывать слой льда (абсолютный паробарьер). Внутренняя конденсация (вследствие диффузии водяного пара) в экструдированном пенополистироле будет происходить более интенсивно, и величина теплосопротивления материала будет падать быстрее.

    "Нефункционирующая изоляция"

    В инверсионных крышах вода просто совершает круговое движение. Фактически, во время дождя вода затекает в места соединений и заполняет имеющиеся пустоты под изоляционным материалом (например, складки в мембране). Вода очень медленно вытекает из этого замкнутого пространства.

    По крайней мере 20% общего количества потерь тепла сквозь кровлю вызваны дождевой водой во время сильных и умеренных дождей. Во время дождя поток тепла значительно возрастает в местах соединения панелей, а также по всей поверхности гидроизоляции за счет протекания холодной дождевой воды через стыки и под теплоизоляцией. Тепловое сопротивление крыши в местах соединений панелей значительно снижается, что может вызвать конденсацию, когда холодные условия снаружи совпадают с высокой относительной влажностью внутри помещения. Точка росы переместится вниз под гидроизоляционный слой. Начнет происходить внутренняя конденсация в бетонном основании (поскольку гидроизоляция будет вести себя как неправильно установленный паробарьер). Затем основание натягивает по капиллярам воду вовнутрь.

    Однако, поскольку вода попадает под теплоизоляционные панели, и это не зависит от их толщины, простое увеличение толщины изоляции на 20% не учитывает полностью действительные потери тепла по сравнению с традиционными крышами. Следовательно, с учетом тепловых потерь (20%) и увеличения теплопроводности самого материала в процессе эксплуатации рекомендуется увеличивать толщину изоляции на 50% по сравнению с той, что рассчитана для нормальных условий и нового материала.

    Каждый дождь вызывает дополнительные затраты на отопление

    а) Нагревание основания после дождя.
    Большое количество энергии тратится на нагревание основания, которое охлаждается во время дождя. При этом время прогрева может достигать 24 часов после дождя продолжительностью 24 часа.
    б) Нагревание стоячей воды.
    Гектолитры стоячей воды также нуждаются в нагревании.
    Пленка воды толщиной 1 мм на поверхности 1 м2, образует один литр воды.
    Чтобы нагреть 1 литр дождевой воды (с температурой 5°С) до температуры, которая должна быть под изоляцией (19,8 °С) требуется энергия величиной 17 Вт/час.
    Кровля площадью 1000 м2, покрытая 4 мм стоячей воды, нуждается в энергии 1000·4·17 Вт/час = 68000 Вт/час, которая будет затрачена вашей отопительной системой, прежде чем инверсионная крыша сможет функционировать нормально.

    Проблемы эксплуатации

    Инверсионные крыши требуют более регулярного внимания, чем другие типы крыш. Фактически, теплые, влажные условия, которые существуют под изоляцией, провоцируют развитие микроорганизмов. Регулярные эффективные меры по борьбе с микроорганизмами и растениями, которые одновременно не наносили бы вред самой теплоизоляции и гидроизоляции, должны применяться часто, т.к. эти вещества будут регулярно вымываться дождевой водой.

    Поиск места течи в случае перевернутой кровли — очень затруднен и требует перемещения материалов.

    Проблемы поставки

    Максимальная толщина выпускаемых панелей из эструдированного пенополистирола составляет 100 мм. Большую толщину изоляции можно получить двойным слоем. Это, как правило, нежелательно или запрещено строительными нормами в некоторых европейских странах.

    Исследования конструкций из двойных слоев показали, что пленка воды, которая образуется между теплоизоляционными панелями, начинает действовать как паробарьер, даже если дождь прекращается. Водяной пар, который перемещается из гидроизоляционного слоя в первый слой теплоизоляции, будет конденсироваться под поверхностью панелей второго слоя. В то же самое время водяной пар, образующийся из слоя воды между панелями, диффундирует сквозь панели второго слоя, которые ведут себя как одинарный слой. И только когда водяная пленка между панелями исчезнет, конденсат, скопившийся в панелях нижнего слоя, будет испаряться и мигрировать по направлению к поверхности.

    Таким образом, период конденсации в нижнем слое двухслойной системы инверсионных крыш большие, чем в однослойной системе, и, соответственно, большим будет период высыхания. Соответственно увеличивается вероятность водопоглощения.

    Выводы:

    Для достижения нормативного коэффициента термического сопротивления при расчете инверсионных кровель необходимо учитывать:

    1. Коэффициент теплопроводности в условиях эксплуатации. Фирмами-изготовителями коэффициент дается для материала в сухом виде. Испытания НИИСМИ и НИИСФ, проведенные для экструдированного полистирола, показали, что теплопроводность в условиях эксплуатации выше, чем у сухого материала, в 1,3-1,4 раза.
    2. Для компенсации тепловых потерь на нагрев воды и увеличения теплопроводности самого материала в процессе эксплуатации расчетную толщину надо увеличить на 50%.

    Альтернативный вариант — компактная кровля FOAMGLAS®

    Применение FOAMGLAS® позволяет в десятки раз повысить надежность гидро — и теплоизоляции, общую надежность и долговечность. Неизменность теплотехнических характеристик во времени и их независимость от условий эксплуатации (FOAMGLAS® пароводонепроницаемый материал) позволяют уменьшить толщину теплоизоляционного слоя. Высокая механическая прочность и исключительная надежность гидроизоляции (в системе компактной крыши FOAMGLAS® все слои герметично соединены между собой, в том числе сам FOAMGLAS® исполняет роль дополнительной гидроизоляции) позволяют уменьшить наклон ливнестоков до 1,1%, тем самым снизив затраты труда и материалов.

    Преимущества теплоизоляции из ячеистого стекла FOAMGLAS®

  • Паро-водонепроницаемая теплоизоляция FOAMGLAS® составляет надежную основу для гидроизоляционного слоя и одновременно выполняет роль гидроизоляции
  • Высокая пожароустойчивость — FOAMGLAS® негорючий материал.
  • Паро-водонепроницаемость — FOAMGLAS® сохраняет свои теплоизолирующие свойства в течение всего срока службы здания, что значительно снижает эксплуатационные затраты.
  • Низкий коэффициент линейного расширения (такой же, как у стали и бетона) предотвращает возникновение термических напряжений.
  • Срок службы равен сроку службы здания.
  • Простота технологии теплоизоляции, низкая стоимость работ и сопутствующих материалов.
  • Высокие звукоизолирующие свойства до 56 дБ (в зависимости от конструкции).
  • Стабильность размеров под воздействием температур и времени, что исключает нагрузки на гидроизоляционную мембрану.
  • Реклама


    Добавить комментарий

    Please log in using one of these methods to post your comment:

    Логотип WordPress.com

    Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

    Фотография Twitter

    Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

    Фотография Facebook

    Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

    Google+ photo

    Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

    Connecting to %s