Традиционные американские строительные технологии подразумевают каркасно-щитовой метод строительства. И не только американские. По статистике в мире 80% всех малоэтажных строений (до 3 этажей включительно) исполняется в каркасе. Отечественный же застройщик к идее каркасного строительства до сих пор относится, скажем так, «с прохладцей». И причин для такого отношения несколько.
-
Причина первая
У отечественного застройщика выработалось устойчивое убеждение – в США, где таких домов большинство, погодные условия мягче наших. На самом деле всё обстоит совсем не так. В большинстве северных штатов, не говоря уже о Канаде, среднегодовая температура ниже, снеговой покров такой же, а ветра намного сильнее, например, чем в Ленинградской области. Тем не менее, каркасное строительство выдержало проверку временем и почти полностью вытеснило там все другие технологии.
-
Причина вторая
Отечественный застройщик привык строить по поговорке «Мой дом – моя крепость», и потому он предпочитает строить стены деревянных домов, как минимум, из бруса и, как максимум, из бревна.
Преимуществ у каркасного дома, по сравнению с бревенчатым или брусовым, значительно больше:
- возможность строительства в любое время года;
- высокие темпы строительства;
- высокие теплоизоляционные свойства конструкции при относительно низкой толщине стен;
- лёгкость конструкции, что уменьшает нагрузку на фундамент и позволяет значительно удешевить его;
- каркасный дом наиболее устойчив и нечувствителен к сезонным подвижкам фундамента, происходящим вследствие пучения почв;
- каркасный дом обладает высокой сейсмоустойчивостью (в Японии почти все дома каркасные). Такой дом можно сравнить с системой жёстко связанных коробок, которую разрушить крайне непросто;
- возможность выполнения сложных конструктивных решений с минимальными затратами;
- относительная лёгкость отделочных работ. Кирпичные дома, при использовании традиционной штукатурки, не дают идеально ровной поверхности стен, полов и потолков, а для использования гипсокартона, требуют выравнивающего каркаса и соответственно дополнительных затрат. В каркасном доме поверхность стен, полов, потолков получается идеальной в силу самой конструкции дома. Идеальными получаются углы стыков «стена-пол» и «стена-потолок». Отсутствие щелей в стыке «стена-пол» позволяет отказаться от применения традиционного плинтуса и заменить его более красивым и практичным наличником;
- небольшие сроки строительства. Дома из бревна или бруса требуют годовой усадки перед началом отделочных работ, дополнительного выравнивания стен и дополнительного утепления. Это значит, что вселиться в такой дом Вы сможете почти через два года после начала строительства. В каркасный дом можно вселяться сразу после завершения строительства;
- каркасный дом даёт возможность убрать все коммуникации внутрь стен;
- каркасная технология не требует использования какого-либо тяжёлого монтажного оборудования, минимизирует трудозатраты;
- гипсокартон, используемый в большинстве случаев для отделки каркасных домов и возведения дополнительных перегородок, существенно уменьшит шум в вашем доме.
Основа каркасного дома – это деревянный каркас из пиломатериалов. Для увеличения пролётов помещений может также использоваться клееная древесина, но её стоимость существенно выше, чем у цельной древесины. Долговечность деревянной конструкции должна быть обеспечена за счёт обработки (пропитка, антисептирование) деревянных деталей, а также конструктивными мерами, которые призваны предохранить её от воздействия окружающей среды.
Деревянный каркас, обычно, обшивается древесноволокнистыми влагостойкими плитами. В некоторых случаях для этого применяются древесностружечные или цементно-стружечные плиты. Единственное, о чём надо предупредить – древесноплитные материалы не всегда оказываются благополучны с экологической точки зрения из-за некачественных синтетических смол и клеев. И на вопрос экологичности при выборе материала необходимо обратить самое пристальное внимание.
Как уже было сказано, – важнейшее преимущество качественных каркасных домов – отличные энергосберегающие характеристики.
Обеспечивается это преимущество, прежде всего, за счёт системы утепления. Как правило, для теплоизоляции используются минеральная вата из кварцевого (Ursa, Isover) или базальтового волокна (Rockwool, Paroc). 150-миллиметровый слой теплоизоляции (при норме 125 мм) полностью обеспечивает комфортное круглогодичное проживание. Снаружи слой утеплителя закрывается обшивочным материалом.
Надёжность и долговечность такой «слоёной» конструкции зависит от того, какие материалы используются и, как именно, они используются. Этот вопрос настолько, на наш взгляд, важен, что его стоит обсудить самым подробным образом.
Экспертная оценка характеристик древесных плит
Приведённые физикомеханические параметры были измерены согласно документу, разрешающему применение в строительстве: Allgemeine bauafsichtiche Zulassung nr. Z-9/1-414.
ТЕПЛО
Организация в утеплённой конструкции паробарьера – условие обязательное, но не единственное. Атмосферный воздух, содержащийся в утеплителе на границе с паробарьером, будет нагреваться, и двигаться в сторону улицы (современные материалы такие, как стекловолокно или базальтовое волокно абсолютно не препятствуют этому движению). Достигнув внешней границы теплоизоляционного материала, водяные пары должны иметь беспрепятственную возможность покинуть его, не успев конденсироваться. Именно поэтому, обязательным условием работы любой утеплённой конструкции является наличие правильно организованного проветривания, то есть создание в конструкции, так называемого, «вентилируемого зазора» и условий для возникновения воздушной тяги в этом зазоре. Поток воздуха и будет удалять водяные пары, выходящие из теплоизоляционного материала.
Конечно, можно поступить иначе – не изолировать теплоизоляцию со стороны улицы. Действительно, в этом случае водяные пары из теплоизоляционного материала будут беспрепятственно попадать в воздушный вентиляционный зазор. Однако, в этом случае теплоизоляционные свойства утеплителя могут начать меняться, причём в худшую сторону.
Во-первых: может происходить увлажнение слоя теплоизоляции за счёт атмосферной влаги – попадание дождя, задувание снега и насыщение влагой при относительной влажности воздуха наружного воздуха, близкой к 100%.
Так, теплоизоляционные характеристики стекловолокнистых и базальтовых утеплителей могут снизиться на 20-36% в зимний период (когда температура наружного воздуха ниже -5°С) при наличии в поверхности наружной обшивки всего 6% (по площади) воздухопроницаемых щелей, через которые будет двигаться воздушный поток. Герметизировать же наружную обшивку, практически, невозможно и опасно, так как она начнёт препятствовать выводу влаги из утеплителя.
Во-вторых: под воздействием ветра может происходить «продувание» утеплителей малой плотности, сопровождающееся уносом тепла.
Таким образом, оставлять поверхность теплоизоляционного материала с уличной стороны без защиты от влаги и ветровых нагрузок – нельзя. Для сохранения теплозащитных характеристик конструкции на поверхность теплоизоляции, граничащую с вентилируемой прослойкой, обязательно укладывается слой ветрозащитного паропроницаемого материала.
Однако, на практике часто поступают с точностью «до наоборот» – руководствуясь необходимостью защитить теплоизоляционный материал от атмосферной влаги, устанавливают со стороны улицы тот же паронепроницаемый, т.е. не дышащий материал, что и с внутренней стороны (иногда для этого используют полиэтиленовую плёнку, рубероид, пергамин и т.п.). В этом случае утеплённая конструкция становится изолированной. При этом умышленно создается «парниковый эффект», т.е. по мере движения «из тепла в холод» воздух остывает, теряет способность связывать влагу и, не имея возможности выйти в сторону вентилируемого зазора, остаётся в теплоизоляционном материале. По мере продвижения воздуха в сторону наружной обшивки и его остывания происходит активная конденсация влаги (происходит это при достижении воздухом некоторой критической температуры, называемой точкой росы). Дальнейшая участь теплоизоляционного материала в цифрах выглядит следующим образом. Образец утеплённой конструкции изолированный полиэтиленовой плёнкой толщиною 200 мкм через 6 недель испытаний в климатической камере показал намерзание льда 2 кг/м². Именно из-за этого эксплуатировать зимой здание, не имеющее внутреннего паробарьера и возможности беспрепятственного выхода паров в вентилируемый зазор категорически не рекомендуется – к весне утеплитель просто потеряет большую часть своей эффективности. С наступлением тепла произойдёт ещё и следующее – накопившийся лёд растает и при увеличении температуры до 40-50°С (на солнечной стороне) создаст великолепные условия для быстрого гниения всей конструкции.
Обобщая всё сказанное можно сформулировать основное условие успешной работы утеплённой конструкции (как кровельной, так и стеновой) – теплоизоляция должна оставаться сухой в любое время года и при любых погодных (климатических) условиях. Выполнение этого условия обеспечивают:
- наличие в конструкции паробарьера, создающего экран на пути следования теплого воздуха из помещения на улицу;
- наличие в конструкции ветробарьера, обеспечивающего стабильность теплозащитных характеристик.
Устройство и принципы работы утеплённой конструкции
Паровлагоизоляционные рулонные материалы, о которых пойдёт речь, находят применение, как в стеновых, так и в кровельных конструкциях. Причём, диапазон их применения весьма широк – от малоэтажного и коттеджного строительства, до вентилируемых фасадных систем и плоских кровель жилых и промышленных объектов. В утеплённую конструкцию, независимо от того, идёт ли речь о стенах или кровле, включаются следующие компоненты: внутренняя облицовка (со стороны помещения), пароизоляция, утеплитель, ветрозащита, пропускающая остаточный пар наружу, вентилируемый воздушный зазор и внешняя облицовка или кровельный материал (со стороны улицы). Физические процессы, происходящие в утеплённой конструкции, принципиально одинаковы, как для кровель, так и для стен, И для того, чтобы понять, для чего необходимы паровлагоизоляционные материалы и какие именно нужны, эти физические процессы стоит рассмотреть более подробно.
При круглогодичной эксплуатации здания отопительный сезон имеет продолжительность 5 месяцев, из которых 3-и приходятся на зимний период. Это означает, что 24 часа в сутки имеется устойчивая разница температур между внутренним помещением (зона положительной температуры) и улицей (зона отрицательной температуры). А раз разница температур есть, в стеновой конструкции, имеющей определенную теплопроводность, возникает тепловой поток в направлении «из тепла в холод». Проще говоря, стена отбирает тепло помещения и отводит его «на улицу». Чтобы свести к минимуму этот тепловой поток (потери тепла), и необходимо применять утеплители – материалы с высоким сопротивлением теплопередаче. Если смотреть по рисунку, то:
- наружная облицовка,
- вентилируемый зазор,
- утеплитель,
- утепляемая конструкция.
Есть ли смысл тратить средства на дополнительное утепление дома, соответствующее современным требованиям теплозащиты? Ответ на этот вопрос можно получить, сравнив теплопотери домов, утеплённых в соответствии со старыми и современными требованиями.
Утеплитель эффективен до той поры, пока он сух. Так стекловолокнистый или базальтовый утеплитель, обладающий объёмной влажностью 5%, имеет на 15-20% больше потерь тепла, чем сухой. И чем больше влажность теплоизоляционного материала, тем всё более ощутимыми становятся тепловые потери. И дело может дойти до полной потери теплоизоляционных свойств. Говоря проще, утеплитель перестает быть утеплителем. Откуда же может взяться влага в утеплителе?
В воздухе всегда содержаться водяные пары. Так при. 100% -ной относительной влажности и температуре 20°С в одном кубическом метре воздуха может содержаться до 17,3 грамм воды в виде пара. С уменьшением температуры способность воздуха связывать (удерживать) влагу резко падает. При температуре 16°С кубический метр воздуха может содержать не более 13,60 грамм водяных паров. Если при этом действительная плотность водяного пара превышает его предельное значение для данной температуры, то избыточная влага выделится в виде капель воды. Вот Вам и источник увлажнения утеплителя – конденсация избыточной влаги из воздуха при снижении температуры.
Как происходит этот процесс? Водяной пар в воздухе помещений присутствует всегда – источников его в доме предостаточно: стирка, готовка, принятие ванны или душа и даже земля в горшках комнатных растений. Так, относительная влажность воздуха в помещении составляет 55-65%, что, как правило, значительно превышает влажность уличного воздуха (особенно в зимний период). Как уже было сказано, раз есть разница величин (в данном случае величин влажности) между двумя объёмами, то между ними возникает «поток», который призван уравнять эти величины. Это означает, что тёплый водяной пар начнёт двигаться из помещения на улицу. И двигаться он будет, опять-таки, «из тепла в холод» через рассматриваемую нами утеплённую конструкцию, постепенно проникать в глубь неё, увлажняя теплоизоляционный материал и вызывая гниение конструкции.
Предотвратить увлажнение теплоизоляционного материала возможно путём создания, так называемого, паробарьера, устанавливаемого со стороны помещения. Для его создания применяют рулонные пароизоляционные материалы.
Пароизоляционные материалы
Пароизоляционные материалы используются для паровлагоизоляции при сооружении и утеплении крыш, межэтажных перекрытий, полов над напольным пространством, а также в утеплённых стеновых конструкциях. Применение пароизоляции обеспечивает сохранение теплоизоляционных характеристик утеплителя в течение длительного времени.
Выбор пароизоляционного материала зависит от значения сопротивления (паропроницанию) ограждающей (утеплённой) конструкции, которое рассчитывают в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, исходя из следующих условий:
- недопустимости накопления влаги в ограждающей (утеплённой) конструкции за годовой период эксплуатации;
- ограничения влаги в ограждающей (утеплённой) конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха.
Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции, как случай наиболее часто встречаемый на практике, определяют по сумме сопротивлений паропроницанию составляющих её слоёв.
Пароизоляционные материалы поставляются в рулонах и могут монтироваться как горизонтально, так и вертикально на внутреннюю сторону ограждающей конструкции вплотную к теплоизоляции. Соединение с элементами несущей конструкции, осуществляется скобами механического сшивателя или оцинкованными гвоздями с плоской головкой. Необходимо учитывать, что водяной пар обладает очень высокой диффузионной (проникающей) способностью, поэтому паробарьер должен создаваться в виде сплошного экрана, и, следовательно, обязательным условием является герметичность швов. В противном случае, даже материалы с очень высокими значениями Rn не защитят теплоизоляцию от увлажнения.
Традиционно, герметизация швов обеспечивается применением бутилкаучуковых соединительных лент. Такие ленты имеют два клеевых слоя: внешний и внутренний. Гарантируют прочность соединения и, благодаря свойствам бутилкаучука, являются паронепроницаемыми. При монтаже полиэтиленовых и полипропиленовых материалов, ленту отматывают с мотка и укладывают на пароизоляционный материал по месту соединения. Затем удаляют защитный слой и присоединяют следующий слой пароизоляционного материала внахлёст.
Другим способом монтажа пароизоляционного материала является его укладка внахлёст и дальнейшая фиксация контрбрусом вдоль шва. В этом случае, расстояние между каркасными брусьями должно быть соизмеримо с шириной рулона пароизоляционного материала.
В случаях с потолками жилых помещений, мансардных настроек и в помещениях с повышенной влажностью необходимо предусмотреть зазор 2,00-5,00 см между пароизоляцией и облицовочным материалом (вагонка, гипрок и т.п.) с внутренней стороны помещения. В противном случае, возможно увлажнение облицовочных материалов.
