Теплоизоляция с поправкой на коэффициент здравого смысла

«Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью и имуществу экологическим правонарушением» – эту цитату из Конституции Республики Беларусь мы с полной ответственностью приводим в качестве преамбулы для данной статьи о преимуществах и недостатках тех или иных видов теплоизоляции. Недостаток информации о свойствах данных материалов нередко приводит к ущемлению гражданских прав собственников жилья, коммерческих и производственных помещений – к сверхнормативному расходу дорогостоящих энергоресурсов.

В нашей стране используются несколько видов утеплителей: минеральная вата, вата из стекловолокна, пенополистирол (пенопласт), экструдированный пеноолистирол, пеностекло, полистиролбетон, фибропенобетон.

По каждому утеплителя следует рассмотреть их основные характеристики: теплопроводность, паропроницаемость, плотность, прочность, и в соответствии с этими данными определить оптимальную сферу применения

 Теплопроводность

Именно от этого показателя напрямую зависит толщина слоя ограждающей конструкции; количественно он выражается специальным коэффициентом, зависящим от плотности материала, его вида, размеров, температуры внешней среды, влажности, сжимаемости под воздействием механических нагрузок. Законодательно вопрос регулируется ТКП 45–2.04–43–2006 (02250) «Строительная теплотехника», но на практике зачастую применяют параметры, заявленные в рекламных проспектах, или «расчетные» данные, содержащие более выгодные для продавца сведения. Стоит ли говорить, что такая информация не всегда соответствует действительности. В теории, чем ниже коэффициент теплопроводности, тем меньше расход материала на квадратный метр строительной конструкции. В итоге и, к сожалению, толщина утеплителя (а это чисто условная величина) затмевает в среде заказчиков все другие показатели, характеризующие термическое сопротивление материала.

Долговечность

Важно учитывать и такой параметр, как срок эксплуатации, особенно при использовании изоляции внутри ограждающей конструкции, когда оптимальным является вариант с одинаковым временем службы для всех элементов конструкции. Долговечность в этом плане показатель не менее существенный, чем теплопроводность. От этого напрямую зависит продолжительность межремонтных периодов: через каждые 10 или 40 лет? Вопрос отнюдь нериторический, если не упускать из внимания тот факт, что окупаемость любого проекта теплоизоляции напрямую зависит от сокращения расходов на отопление в заданный, максимально длительный промежуток времени. В обобщенном виде эта тема отражена в ТКП 45–1.04–14–2005 «Техническая эксплуатация жилых и общественных зданий.

Но практика, как всегда, оспаривает букву закона. Так, не выходит из оборота самый дешевый утеплитель с низким коэффициентом теплопроводности – пенополистирол. В Беларуси, как и в России, до сих пор нет официальных документов, регламентирующих срок службы полистиролов. Стоит ли задумываться почему?

Потому что полная потеря теплотехнических свойств происходит в неприлично короткие сроки: в стенах – через десять лет, на кровле – через пять лет. Когда мы говорим о пенопласте, то трудно даже сказать, какое его свойство вызывает наибольшее неприятие: его «прекрасная» горючесть или экологическая опасность. Хотя, возможно, для полноты картины стоит просто вскрыть пирог ограждающей конструкции и посмотреть, во что превратился пенопласт, заложенный в начале ХХI века. Черная и весьма токсичная пыль.

Аналогично обстоит дело с минераловатными изделиями – проблема провисания и оседания возникает уже на пятый год, а рулонного материала – это уже на второй… Не исключаю, что свою негативную роль играет пресловутый человеческий фактор. Но и его не стоит сбрасывать со счетов, когда речь идет о сэндвичах из разнородных материалов, широко применяемых для тепловой санации старого жилого фонда или утепления объектов нового строительства.

Нормативы вдогонку: проблемы

Недолговечность и низкая ремонтопригодность санированных зданий с применением неоднородных материалов подверглась неоднократной критике отечественных и российских специалистов. Цитируем Министерство строительного комплекса Московской области, которое еще в 2008 году издало распоряжение № 18, в котором прямо запретило использование применение плитных утеплителей:

«В целях предотвращения возможных негативных последствий использования подобных решений в ограждающих конструкциях:

1. Запретить муниципальным образованиям Московской области, застройщикам, проектным и подрядным организациям применять при проектировании на территории Московской области для зданий и сооружений трехслойные стеновые ограждающие конструкции с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя (минвата и пенополстирол) и лицевым слоем из кирпичной кладки.

Применяемые в последние годы при строительстве каркасно-монолитных многоэтажных жилых домов трехслойные наружные конструкции стен с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя и лицевым слоем из кирпичной кладки имеют существенные повреждения на значительном количестве эксплуатируемых зданий.

Как правило, недостатки конструкции выявляются при эксплуатации зданий, и устранение построечных дефектов силами эксплуатирующих организаций практически невозможно…».

Подобные запреты существуют в иных областях РФ.

Вынужденная мера

Использование полистирола и минваты можно рассматривать только как вынужденную меру в условиях дефицита новых экологичных, долговечных утеплителей.

Заведующий лабораторией российского НИИ строительной физики, д. т. н. А. Ананьев и председатель правления РОИС, д. т. н. О. Лобов зафиксировали случаи, когда за семь-десять лет эксплуатации конструкций втрое снизилась способность пенополистирола держать тепло. Это, по их мнению, происходит потому, что кроме процесса естественного разрушения действуют и другие факторы, например, ремонт квартир, неосторожное обращение жильцов с бытовой химией. Плохо переносит пенополистирол и экструдированный пенополистирол летучие углеводородные соединения (они появляются, когда фасад красят или покрывают битумной мастикой).

В качестве более близкого примера приведем отчет НИПТИС: «Результаты обследования зданий с наружными стенами, утепленными пенополистиролом, показывают, что этот теплоизоляционный материал имеет ряд физических и химических особенностей, которые не учитываются проектировщиками, строителями и службами, ответственными за эксплуатацию зданий и сооружений.

Основной причиной допускаемых просчетов является отсутствие необходимой информации в научно-технической литературе о поведении пенополистирола в конструкциях и изменении его теплозащитных свойств во времени. Это подтверждается и широким диапазоном сроков службы, необоснованно установленных производителями в пределах от 5 до 60 лет. При этом официально утвержденной методики определения долговечности пенополистирольных плит и ограждающих конструкций с его применением не существует. Основным препятствием в ее разработке является неординарное поведение пенополистирола в условиях эксплуатации. Например, стабильность его теплофизических характеристик во времени в большой степени зависит от технологии изготовления и совместимости с другими строительными материалами в конструкциях стен и покрытий (содержащие летучие углеродные соединения – гидроизоляция, праймер, краски и т. п.). Даже поведение пенополистирола при пожаре значительно отличает его от других теплоизоляционных материалов».

Полистиролбетон за счет содержания полистирола ведет себя в эксплуатации аналогично, большой проблемой является высыпание гранул полистирола в результате набухания и воздействия активного бетона (оба компонента взаиморазрушают друг друга), при этом активизируется выделение стирола. Поэтому в бывшем СССР в 1985 году полистиролбетон был запрещен к применению Минздравом. Возможно, из полистиролбетона можно строить гаражи, но гидроизоляция должна быть по всей площади материала (производители рекомендуют полимерные штукатурки слоем не менее 20 мм).

Так как долговечность и надежность конструкций должна соответствовать сроку эксплуатации здания, то оптимальными в данном отношении являются фибропенобетон и пеностекло, срок эксплуатации которых не менее 40 лет, что вполне соответствует времени жизни ограждающих конструкций.

Плотность. Прочность

Во всех справочных таблицах параллельно со значениями теплопроводности приводятся данные по плотности, при которой этот коэффициент теплопроводности и определялся. Это важно при расчете нагрузок: от собственного веса конструкции, снеговой нагрузки.

Плотность утеплителя напрямую влияет на его прочность – способность материала выдерживать весовую нагрузку при выполнении строительно-монтажных работ и при эксплуатации.

В связи с этим ТКП 45–3.02–113–2009 «Строительные нормы проектирования» обязывает «учитывать воздействие на теплоизоляционный слой сжимающих нагрузок (цементно-песчаной стяжки, снеговой нагрузки; при производстве сэндвич панелей и т. п.). Что особенно важно при использовании минеральной ваты, которая подвержена сжимаемости (приложение 2‑б ТКП 45–3.02–113–2009).

 Сжатие плиты из минеральной ваты (плотностью 100–200 кг\м3) на 3 % приводит к потере теплопроводности на 75 %, в связи с чем, требуется значительное увеличение толщины теплоизоляционного слоя».

Прочность многих утеплителей в нормативных базах дана при 10 %-ной деформации – минвата, пенополистирол и экструдированный пенополистирол, что изначально указывает на «сжимаемость» материала.

Наличие гранул полистирола в полистиролбетоне также способствует усадке материала. Это сказывается на изменении геометрических размеров и необходимости дополнительных работ по выравниванию поверхности.

Несжимаемыми (достаточно прочными в эксплуатации) являются пеностекло и фибропенобетон. Однако пеностекло – хрупкий материал и при провдении СМР легко крошится. Фибропенобетон обладает прочностью, свободно выдерживающей вес человека.

Паропроницаемость

Сопротивление паропроницанию зависит от коэффициента паропроницаемости и толщины материала. Наружные ограждающие конструкции необходимо рассчитывать на сопротивление паропроницанию для предотвращения конденсации водяного пара внутри этих конструкций и связанного с ним снижения сопротивления теплопередаче ограждения. Коэффициент паропроницаемости должен быть «оптимальным».

Низкий коэффициент паропроницаемости (пеностекло, пенополистирол, экструдированный полистирол) приводит к насыщению влагой ограждающей конструкции (мокрая стена не греет и быстро разрушается) и снижению ее теплосопротивления, образованию плесени и грибков, повышенной влажности в помещении. Для поддержания здорового микроклимата в данном случае необходима принудительная вентиляция, которая в свою очередь будет выводить тепло из дома.

Экструдированный пенополистирол хорошо зарекомендовал себя в условиях вечной мерзлоты в земляном полотне, но его не рекомендуется применять в помещениях с различным тепловлажностным режимом (дом-улица).

А вот для цоколя пеностекло и экструдированный пенополистирол идеально подходят.

Подумайте сами: как можно жить в стеклянной банке (пеностекло) или в полиэтиленовом пакете (пенополистиролы), чем вы будете дышать.

Высокой паропроницаемостью обладают плиты из минеральной ваты: пар в ограждающей конструкции быстро перемещается через утеплитель к штукатурному слою и задерживается им (т. к. применяются полимерные штукатурки), это приводит к насыщению штукатурного покрытия и теплоизоляционного слоя влагой, которая в зимний период замерзает, в результате теплосопротивление конструкции значительно уменьшается.

Низкая паропроницаемость является существенным недостатком полистиролбетона. Это показатель хуже, чем, например, у газобетона в четыре раза.

Только фибропенобетон обладает «оптимальной» паропроницаемостью – аналогичной паропроницаемости дерева (способен распределять влагу, не накапливая). Это значит, что только применение плит ФПБ позволяет создать здоровый микроклимат в помещении и не требует дополнительных затрат на вентиляцию. Это единственный материал, которым можно утеплять деревянные дома.

Гидрофобность

Минеральная вата гидрофобна до тех пор, пока в ее структуре достаточно водоотталкивающих добавок. Но они быстро разлагаются, и минвата становиться гигроскопичной – накапливает влагу и «не отдает». Ватные утеплители боятся влаги, при намокании на 2 % по массе их теплоизоляционные свойства понижаются на 50 %. В конструкциях, где возможно проникновение влаги в слой утепления, ватный утеплитель должен быть защищен гидроизоляционной и пароизоляционной пленкой. При хранении этих материалов позаботьтесь о том, чтобы на них не попадала влага. При покупке нужно проверить целостность упаковки.

В характеристиках теплоизоляционных материалов часто упоминается термин «гидрофобность», подразумевающий то, что материал отталкивает влагу. Когда этот термин применяется к ватным утеплителям, имеется в виду, что волокна материала не набирают воду. Это действительно так – волокна влагу не набирают, ее набирает воздух, который содержится между волокон.

Способностью впитывать влагу обладают и полистирольные утеплители – они могут накапливать влагу в десять раз больше собственного веса. Естественно, влажный материал не способен сохранять тепло. Поэтому применение таких теплоизоляционных материалов влечет за собой необходимость дополнительной защиты от влаги.

Пеностекло относится к гидрофобным материалам, его можно располагать ниже уровня земли.

Фибропенобетон имеет замкнутую систему пор (плавает в воде) и медленно накапливает влагу, а при попадании влаги быстро отдает ее без потери теплофизических свойств, но применение в земляном полотне невозможно без дополнительной гидроизоляции.

Пожаробезопасность и огнестойкость утепления

При покупке пенопласта и ЭППС нужно помнить о том, что материалы с группами горючести Г3–Г4 по стоимости могут быть на 20–30 % ниже, чем аналогичный с группой Г1. Для справки: Г4 означает, что материал горит с выделением едкого черного дыма и горящих капель.

Страшный пожар в пермском клубе «Хромая лошадь», унесший жизни 156 человек за полторы минуты, заставил всерьез задуматься о цене применяемого пожароопасного полистирола. Все полистиролсодержащие утеплители горючи в той или иной степени, и особенно опасны продукты горения (выделяется фосген – боевое отравляющее вещество, и не будем забывать, что полистирол был изначально придуман как составляющая напалмовых бомб). От их горения не спасают никакие антипирентные присадки и защитные стяжки.

Статистика пожаров в нашей стране также фиксирует летальные исходы от ядовитых продуктов горения полистирольных утеплителей. Это пожар на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Это возгорание пенополистирола, находившегося внутри кирпичной кладки на Оршанском мясокомбинате в 2011 году, в результате чего погибли люди, проводившие ремонтные работы. Применение полистирола в сэндвич-панелях также не спасает, что доказал пожар в ноябре 2012 г. на Дзержинской птицефабрике – за полчаса сгорело 3000 м2 утепления, здание не подлежит ремонту.

Слово аналитикам МЧС

В 2012 году в ходе правительственного часа в Госдуме Глава МЧС России заявил о недопустимости использования пенополистирола для утепления жилых домов: «Пенополистирол запрещен к применению, особенно на объектах, где есть, с одной стороны, высокие риски, а, с другой стороны, массовое пребывание людей. Мы говорим о том утеплителе, который был на крыше Чернобыльской АЭС, о том материале, который был на заводе силовых установок КАМАЗ, который выгорел полностью 15 лет назад. МЧС еще вернется к вопросу применения этого утеплителя. Уже закрыто несколько объектов из-за использования пенополистирола. В случае пожара шансы на спасение людей – минимальны».

Плиты из минеральной ваты также негорючи лишь условно: четырехпроцентное содержание формальдегидных смол в совокупности с ветрозащитной пленкой на вентфасаде привели к крупному пожару в Татарстане – за полчаса сгорела престижная гостиница «Ривьера» всего из-за одного случайно брошенного окурка.

В свете этих чрезвычайных происшествий действительно негорючими в списке различной теплоизоляции можно признать только пеностекло и фибропенобетон. Эти материалы ни разу не фигурировали в статистике МЧС в качестве причины или источников возгораний.

Экологическая безопасность

Еще в 1990‑х годах в США отказались от применения в жилищном строительстве недолговечных и экологически опасных полистирола и минеральной ваты, содержащей фенольно-формальдегидные смолы, в пользу пенобетона и энергоэффективных керамических блоков. Поэтому многие производители переориентировались на рынки стран бывшего СССР. Беларусь не стала счастливым исключением…

К материалам на основе полистирола особенно много претензий в связи с выделением вредных веществ. Дело в том, что, во‑первых, 100 %-ная полимеризация происходит только теоретически. На самом деле процесс полимеризации идет не до конца, только на 97–98 %. Во‑вторых, сам процесс обратим, поэтому полимеры постоянно разлагаются под влиянием света, кислорода, озона, воды, механических и ионизирующих воздействий и особенно под влиянием тепла. Образовывающийся таким образом свободный стирол проникает в помещения. Исследования в Минске показали, что даже при комнатной температуре образцы систем утепления с тонкослойными штукатурками и теплоизоляцией из пенополистирола отечественного производства исторгают недопустимо много стирола (превышение ПДК – в 3,7–10,1 раза). А при 80 градусах (до такой температуры летом способны нагреваться кровли) зафиксировано 169‑кратное превышение! При окислении стирола кислородом воздуха образуется бензальдегид и формальдегид.

В работах НПО «ВНИИСТРОЙПОЛИМЕР» по санитарно-химической оценке различных строительных конструкций утепленных ППС, проведенных в 1970–80‑х годах прошлого века, было показано, что ни одна из представленных конструкций не может быть применена в строительстве жилых зданий. Причиной этого было превышение реального содержания стирола в воздухе над значением ПДКСС. В 1990‑х годах отрицательное заключение получил пенополистиролбетон, который предполагали заливать в полые конструкции.

Известный факт: большинство молодых женщин, живших на БАМе в передвижных домиках (а их утепляли именно пенополистиролом), потеряли способность к рождению детей. А в Беларуси в домах с аналогичным утеплителем дети до 14 лет болеют в пять-шесть раз чаще. Стирол обладает высоким коэффициентом кумулятивности, то есть ярко выраженной способностью накапливаться в организме человека.

Мой личный опыт весьма печален. Дом, в котором проживает моя семья, утеплен полистиролом (кирпич + пенополистирол + гипсокартон), оснащен принудительной вентиляцией в каждой комнате, но, несмотря на это, ребенок постоянно страдал аллергией, и определить аллерген не получалось (проверяли компоненты пищи). Только после того, как был удален весь полистирол, мы забыли про аллергию.

Не менее опасна и минвата. Роспотребнадзор РФ в 2011 году выступил с требованием пересмотреть вопрос применения в жилищном строительстве минеральной ваты из-за выделений формальдегида и мелко дисперсионной стекловолокнистой пыли.

Последние медицинские исследования показали: в состав волокон входят канцерогенные составляющие, а связующим материалом является фенолформальдегидная или меламиноформальдегидная смола, выделяющая свободный формальдегид, а также фенол – высокотоксичные вещества, по сути яды для человеческого организма.

Фенол очень быстро впитывается в даже неповрежденные участки кожи тела человека. Почти сразу же после попадания вещества в организм фенол начинает воздействовать на мозг. Даже мизерные доли этого компонента вызывают у человек кашель, головную боль, тошноту, упадок сил. С учетом того что в жилом помещении достаточно много других источников этого высокотоксического вещества (древесностружечные плиты, фанера и др.), а также поступление его из уличного воздуха, предельно допустимая концентрация (0,05 мг/м) формальдегида превышается в несколько раз.

В Беларуси эта проблема откровенно замалчивается.

Научный подход

Он остро необходим для грамотного применения теплоизоляционных материалов. К сожалению, на белорусском информационном поле не так часто появляются научные статьи и исследовательские отчеты по данной тематике.

Автора настоящей публикации трудно обвинить в саморекламе, мы просто призываем разумно подходить к вопросам применения отдельных строительных материалов. Каждому из них – свое место.

Но именно в фибропенобетоне оптимально сочетаются пожарная безопасность, долговечность, экологичность, прочность, звукоизолирующая способность и основные теплотехнические свойства.

Применение плит ФПБ в системах утепления позволяет выполнить нормативные теплотехнические требования при соблюдении всех действующих строительных норм и самых высоких требований пожарной, санитарной и экологической безопасности, а также требований к комфорту в помещениях.

Системы утепления на основе плит ФПБ разработаны таким образом, чтобы с их применением появилась возможность:

•  сократить сроки проведения работ, уменьшить трудозатраты;
•  уменьшить нагрузки на несущие элементы зданий, увеличить полезные площади;
•  значительно увеличить срок эксплуатации конструкций, систем утепления, зданий и сооружений в целом.

Плиты ФПБ легко укладывать, подгонять к примыкающим конструкциям, обрабатывать обычным инструментом, штробить. Фибропенобетон отлично сочетается с любыми растворами, клеями, штукатурками, гидроизоляцией, предназначенными для пористых по структуре и бетонных по составу оснований. Срок эксплуатации системы утепления до капитального ремонта по ТНПА составляет не менее 40 лет. Для сравнения, другие утеплители приходится менять в лучшем случае каждые 10–15 лет.

Владимир Константинов, заслуженный изобретатель БССР