ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ УСТРОЙСТВА НАВЕСНЫХ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УТЕПЛИТЕЛЯ С ПОВЫШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ВЛАГОУСТОЙЧИВОСТИ

OPTIMIZATION OF TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE DEVICE OF VENTILATED FACADES BASED ON THE USE OF INSULATION WITH INCREASED MOISTURE RESISTANCE CHARACTERISTICS

Гришин Петр Алексеевич, Московский государственный строительный университет

Grishin Peter Alekseevich, Moscow state University of civil engineering

Аннотация. В статье рассмотрены технические решения в области устройства навесных вентилируемых фасадов на  основе использования утеплителя с повышенными характеристиками влагоустойчивости. Автор приходит к выводу, что

Summary. The article considers technical solutions in the field of installation of ventilated facades based on the use of insulation with increased moisture resistance characteristics. The author comes to the conclusion that

Ключевые слова: вентилируемые фасады, утепление, влагоусточивость, технические решения.

Keywords: ventilated facades, insulation, moisture resistance, technical solutions.

Введение. В настоящее время исполнение требований по тепловой защите ограждающих конструкций существующих зданий является важным направлением. По последним данным около 35 процентов потерь тепловой энергии приходится на наружные стены. Таким образом, установление требуемого уровня класса энергетической эффективности и повышение тепловой защиты ведет к необходимости уменьшения расходов на отопление, а так же повышению качества эксплуатации зданий, что увеличивает срок жизненного цикла строительных конструкций [1]. Федеральный закон Российской Федерации №261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» предусматривает ряд мероприятий, которые позволят обеспечить соответствие показателя теплового сопротивления наружных стен современным требованиям. Данные мероприятия предполагают осуществлять утепление наружных стен с помощью устройства систем наружного утепления фасадов.

Организация работ по теплоизоляции зданий в условиях капитального ремонта и реконструкции нуждаются в особом внимании. Несмотря на истечение большей части нормативного срока эксплуатации вышеперечисленных зданий, техническое состояние конструкций имеет высокий остаточный запас несущей способности, что позволяет проводить их утепление. Цель работы – рассмотреть технические решения в области устройства навесных вентилируемых фасадов на  основе использования утеплителя с повышенными характеристиками влагоустойчивости.

Методы исследования: сравнительный, сопоставительный, аналитический.

Результаты. Одно из направлений организации утепления фасадных систем основывается на использовании утеплителя с повышенными характеристиками влагоустойчивости. Как известно в нашей стране используется опыт европейских стран в применении навесных фасадных систем. Широкое применение находит утеплитель на основе базальтового и стекловолокна [3].

Российскими строительными стандартами не регламентируются характеристики морозоустойчивости для волокнистых теплоизоляционных материалов. Причина в том, что средства теплоизоляции в любом случае не должны подвергаться эксплуатации внутри навесных конструкций, влажность которых составляет более 5% от общей массы. Такой уровень влажности не влечет за собой значимое изменение теплоизоляционных и механических качеств теплоизоляции под воздействием минусовой температуры. Таким образом, может использоваться любой современный утеплитель для навесных вентилируемых фасадов, вне зависимости от уровня морозоустойчивости [2].

Еще одной существенной характеристикой теплоизоляционного материала выступает степень паропроницаемости. Преимущества данной системы в том, что слои в ней располагаются со  снижением паропроницаемости по направлению к внутренней поверхности стены. Данный фактор при грамотном расчете термического сопротивления абсолютно исключает образование конденсата во всей толще стеновой конструкции. В связи с этим увлажнения материалов не происходит. По этой причине, чем выше степень паропроницаемости теплоизоляции, тем лучше.

Если монтаж системы НВФ  происходит в условиях жесткой экономии, могут применяться паропроницаемые стекловолоконные плиты. Но преимущество все же будет на стороне жестких базальтовых плит, имеющих высокие деформационные и прочностные характеристики. Соответственно, в данной ситуации очень важен верный подход к выбору утеплителя [2].

В настоящее время многими производителями строительных и промышленных минераловатных утеплителей довольно успешно решается вопрос о том, как повысить качество материалов для НВФ и как лучше всего использовать их в подобного рода конструкциях, ведь резервы усовершенствования еще далеко не исчерпаны. Так, значительного снижения нагрузки применяемого в схеме утеплителя на фасад можно достичь, если со знанием дела применять однослойные и более сложные комбинированные двухслойные системы. Однослойная схема фасадного утепления подразумевает укладку плит в один слой, при которой стыки смещаются по отношению друг к другу. В качестве наилучшего утеплителя можно применять такой плитный материал, как «Вентилируемый фасад марки 032».

Наряду с этой маркой применяется и плита «Вентилируемый фасад марки 034». Указанный в названии этих материалов коэффициент теплопроводности указывает на их высокие для любых условий теплоизоляционные свойства. Двухслойная схема включает менее жесткие плиты, формирующие внутренний слой, а также и более жёсткие плиты для слоя внешнего — они обеспечивают защиту внутреннего слоя от ветра и выдувания им волокон изоляционного материала. В качестве внутреннего слоя прекрасно подойдёт «Вентилируемый фасад марки 034», упомянутый выше, а для устройства наружного — «Вентилируемый фасад марки 032» [6].

Внешний слой могут образовывать и плиты из специально изготовленной каменной ваты, такой, как, например, FRE под ТМ Nobasil, которые сегодня предлагает очень известная компания теплоизоляторов «КнауфИнсулейшн». Самые главные преимущества двухслойной схемы утепления заключаются в отличной возможности удешевить конструкцию, одновременно сохраняя её высокие прочностные и многие другие полезные характеристики, позволяющие применять их в самом широком диапазоне.

При такой эффективной схеме наблюдается повышение теплоизоляционных свойств всей фасадной конструкции. Например, установка плит главного, внешнего слоя, перекрывающих стыки внутреннего, препятствует возникновению мостиков холода[3].

Помимо прочего, полужёсткая плита, выполненная из стекловолокна, имеет, по сравнению с каменной ватой, более высокую степень сжатия материала, в результате которой соседние плиты плотно сопрягаются, и материал лучше прилегает к кирпичной кладке.

На сегодняшний день обращают внимание и на не менее важные при эксплуатации водоотталкивающие свойства современных утеплителей. Ведь они должны быть защищены от неблагоприятного климатического воздействия – это дождь, снег, туман — облицовкой навесного фасада, внутренним воздушным зазором и ветрогидрозащитной мембраной.

Дополнительную влагозащиту утеплительного материала нельзя назвать лишней. И в «Вентилируемом фасаде» такая защита обеспечивается вполне современной технологией «Aquastatik» — дополнительной водоотталкивающей пропитки материала. Рассмотрим утеплитель «Rockwool кавитибаттс» – это легкие плиты из каменной ваты, пропитанные специальными составам с целью снизить до минимума их водопоглощение, которое в результате составляет до 1,5% [4].

Также, следует особо отметить такую характеристику минераловатных плит, как негорючесть. «Rockwool КавитиБаттс» безвреден для здоровья и экологически безопасен, как при эксплуатации, так и при производстве. Данный материал используется для нижнего слоя утепления фасада и имеет толщину 100мм.Rockwoolвентибаттсоптима – жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы.

 Утеплитель используется в качестве двухслойной системы утепления фасада, толщина которого составит 50мм. «Rockwool вентибаттс» – жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Плиты вентибаттс используются вторым слоем при утеплении фасада, толщина которого составит 50мм.

Одним из важных моментов является влияние используемых материалов на безопасность человека. Для определения воздействия минераловатного утеплителя при его разрушении были проведены исследования на эмиссию волокон. Исследования эмиссии утеплителя из каменной ваты в своей научной работе рассматривает П.М. Жук. По данным его исследований можно определить зависимость концентрации волокон в воздухе от его диаметра. Таким образом минераловатный утеплитель, диаметр волокон которого составляет от 2 до 9 мкм будет иметь концентрацию от 50000 до 300000 шт./м3 .

Содержание формальдегида и кетонов составляет не более 0,1 мг/м3 . Следовательно можно сделать вывод:

1. Опасность эмиссии теплоизоляционных материалов связана с непосредственном контакте на рабочем месте в период монтажа и практически отсутствует при эксплуатации.
2. Эмиссия веществ входящих в состав материала находится в пределах установленных норм. Как известно НИИСФ РААСН и НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова были проведены исследования эмиссии волокна под воздействием ветра.

Обсуждение. Для определения эффективности применения указанного вида утеплителя были рассмотрены результаты эксперимента, при котором образцы такого утеплителя были увлажнены до 10% влажности, далее проходили сто циклов замораживания и оттаивания[5].

Следующим этапом образцы помещались в короб и закреплялись. Под воздействием моделируемых атмосферных воздействий (скорость воздушного потока составляла 10 м/с, температура воздуха (20±2) °С, относительная влажность – 48%-83%) материал находился 14 месяцев. В процессе исследования образцы периодически взвешивались.

Абсолютное изменение массы образцов  было вычислено по формуле (1):

где: Δm — абсолютное изменение массы образца, г;

m — текущее значение массы образца, г;

m0 — начальная масса образца, г.

Данные эксперимента показали:

1. Изменение массы образцов по сравнению с начальной, мало как по абсолютному значению, так и по относительной величине.
2. Эмиссия волокон практически отсутствовала.
3. Продольное отделение слоев стекловолокнистой плиты, а не отделение отдельных волокон. Данное явление произошло так как образцы выступали вверх на 5-7 мм относительно нижней границы входного сечения [5].

Из-за крепления образцов нитями, окончательного отрыва целых слоев от образцов не происходило. Выявлено, что использование ветрогидрозащитной пленки в технологии навесного вентилируемого фасада нецелесообразно при использовании минераловатного утеплителя с высокими показателями качества.

Важным элементом сокращения затрат является полный отказ от установки ветрогидрозащитной мембраны, что влечет сокращение: затрат труда, времени использования средств подмащивания или вертикального транспорта, использование ручного инструмента.

Вывод. Таким образом, по результатам исследования были сделаны следующие выводы. Применение при утеплении фасадов минераловатного утеплителя марки Rockwool позволит повысить гидроизоляционные качества конструкции и ее теплоэффективность, также указанный материал имеет высокую износостойкость. Кроме того, оптимизация технологического процесса устройства навесного вентилируемого фасада возможна путем отказа от операции, связанной с устройством ветрогидрозатиной пленки. Данное предложение повлечет за собой экономию стоимости строительства в целом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ватин, Н.И. НВФ: основные проблемы и их решения [Текст] / Н.И. Ватин, Д.В. Немова // Мир строительства и недвижимости. 2010. № 36. С. 2-4.
2. Воробьев, В.С. Оценка долговечности многослойных ограждающих конструкций [Текст] / В.С. Воробьев, Н.П. Запащикова // Современная наука: теоретический и практический взгляд. – Уфа: АЭТЕРНА, 2014. – С. 15-17
3. Жуков, А.Д. Системы вентилируемых фасадов [Текст] / А.Д. Жуков // Научно-практический Интернет-журнал «Наука. Строительство. Образование». 2012. № 1.
4. Корниенко, С.В. Температурно-влажностный режим наружных стен с вентилируемым фасадом [Текст] / С.В. Корниенко; Academia. Архитектура и строительство. — 2009. — №5. — c. 389-394.
5. Кужин, М.Ф. Методика выбора организационно-технологических решений при устройстве навесных фасадных систем [Текст]; М., 2017 – 120 с.
6. Туснина, В.М. Теплотехнические свойства различных конструктивных систем НВФ[Текст] / В.М. Туснина, О.А. Туснина, А.А. Емельянов; Инженерно-строительный журнал. 2013. № 8. С. 54-63.

LIST OF REFERENCES

1. Vatin, N. I. NVF: main problems and their solutions [Text] / N. I. Vatin, D. V. Nemova / / World of construction and real estate. 2010. No. 36. P. 2-4.
2. Vorobyov, V. S. Evaluation of the durability of multi-layer enclosing structures [Text] / V. S. Vorobyov, N. P. Zapashchikova // Modern science: a theoretical and practical view. — Ufa: AETERNA, 2014. — Pp. 15-17
3. Zhukov, A.D. Systems of ventilated facades [Text] / A.D. Zhukov // Scientific and practical online magazine » Science. Construction. Education». 2012. № 1.
4. Kornienko, S. V. Temperature and humidity regime of external walls with a ventilated facade [Text] / S. V. Kornienko; Academia. Architecture and construction. — 2009. — No. 5. — c. 389-394.
5. Kuzhin, M. F. Method of selecting organizational and technological solutions for the device of hinged facade systems [Text]; M., 2017-120 p.
6. Tusnina, V. M. heat Engineering properties of various structural systems of NVF[Text] / V. M. Tusnina, O. A. Tusnina, A. A. Emelyanov; Engineering and construction magazine. 2013. No. 8. P. 54-63.