Утепление кирпичного дома, или Где должна находиться теплоизоляция — внутри, снаружи или в теле кладки?
Любой, кто строит частный дом стремится к тому, чтобы жилище, в первую очередь, было теплым. Поэтому основные вопросы, стоящие перед застройщиком, — нужно ли его утеплять, какую теплоизоляцию использовать и где она должна находиться? Разберемся, как правильно утеплить кирпичный дом и тем самым сократить потери тепла и расходы на отопление
На вопрос, из чего строить дом — из дерева, кирпича, бетона или их многочисленных и разнообразных комбинаций, каждый отвечает по-своему. Выбор зависит от множества факторов, среди которых личные пристрастия часто играют куда более существенную роль, чем практические соображения. Мы же постараемся остановиться именно на практических моментах и будем исходить из того, что принято решение возводить дом из кирпича. Главное достоинство кирпичного здания — его несомненная прочность и неограниченный срок службы, естественно, при условии правильного строительства и грамотной эксплуатации.
Толще — не значит теплее
Толщина капитальных кирпичных стен всегда (ну, или почти всегда) кратна размеру половины кирпича, но при этом не бывает меньше 25 см, то есть одной его длины. Из богатейшей практики строительства хорошо известно, что даже стена в один кирпич способна нести любую равномерно распределенную нагрузку, возникающую в одно-, двухэтажных домах от вышерасположенных конструкций. Теплотехнические расчеты показывают, что при температуре «за бортом» –30°С, а именно такая температура не редкость зимой в большинстве районов центральной части России, для сохранения тепла в доме толщина его наружных стен (при сплошной кладке без пустот и на цементно-песчаном растворе) должна составлять не менее 160 см. Стены из силикатного кирпича будут еще толще.
Обычный красный кирпич бывает полнотелым и пустотелым. Для наружных стен лучше использовать пустотелый, воздушные пазухи которого существенно улучшают теплозащитные характеристики конструкции. Кроме того, саму кладку нужно вести с формированием пустот, колодцев, уширенных швов, заполняемых теплоизолирующим материалом, применять эффективные современные утеплители и так называемые теплые кладочные растворы. Равного, а то и более серьезного эффекта можно достичь, используя разного рода утеплители, кладку с образованием пустот, поризованный кирпич.
Хитрость кладки стен из кирпича — использование теплых кладочных растворов, содержащих в качестве наполнителя шлак, керамзит, туф, перлит и т. п. Обычный цементно-песчаный кладочный раствор имеет теплопроводность, близкую к теплопроводности полнотелого кирпича, а у смеси с такими наполнителями она оказывается примерно на 10–15% ниже. Это также довольно существенно повышает теплозащитные свойства стен, ведь общая площадь швов в кладке составляет почти 10%.
Куда уходит тепло?
Важный вопрос, который интересует многих потенциальных заказчиков, звучит примерно следующим образом: «Где должен быть расположен утеплитель на стенах — внутри помещения, снаружи или в теле кладки?»
Наибольшие потери тепла в домах, в том числе и индивидуальных, еще 20 лет назад приходились на окна. При столь распространенном до недавнего времени двойном остеклении удельный тепловой поток через окна в 4–6 раз превышает тепловой поток через стены. И это при том, что площадь окон редко составляет больше пятой части от общей площади ограждающих конструкций. Оговоримся сразу, что использование многокамерных ПВХ-профилей с трех- или четырехкамерными стеклопакетами существенно снижает тепловые потери. 9–10% тепла покидает дом через кровлю и столько же уходит в землю через подвальные помещения. А 60% потерь приходится именно на долю неутепленных стен.
Расположение точки росы в зависимости от типа утепления стены
Рассмотрим три варианта конструкции стены: сплошная без утеплителя; с утеплителем со стороны помещения; с наружным утеплением. Температура в доме согласно действующим нормам, определяющим уровень комфортного проживания, должна быть равна +20°С. Проведенные специалистами измерения показывают, что при уличной температуре –15°С температура внутренней поверхности неутепленной стены составляет примерно 12–14°С, внешней — около –12°С. Точка росы (точка, температура в которой соответствует началу конденсации влаги) располагается внутри стены. Учитывая то, что часть ограждающей конструкции имеет отрицательную температуру, стена промерзает.
При наличии теплоизоляции, расположенной на стенах внутри помещения, картина существенно меняется. Температура внутренней поверхности стены (точнее, внутренней стороны утеплителя) в такой конструкции составляет примерно +17°С. При этом температура кладки изнутри здания оказывается около нуля, а снаружи — чуть ниже температуры уличного воздуха — порядка –14°С. Дом с такой внутренней теплоизоляцией можно довольно быстро прогреть, однако кирпичные стены не накапливают тепло, и при отключении отопительных приборов помещение стремительно охлаждается. Но хуже другое: точка росы находится между стеной и слоем теплоизоляции, в результате здесь скапливается влага, возможно появление плесени и грибка, стена по-прежнему промерзает. Однако тепловые потери несколько снижаются по сравнению с неутепленной конструкцией.
Наконец, третий вариант — внешняя теплоизоляция. Температура поверхности стены внутри дома становится несколько выше: 17–17,5°С, а снаружи резко возрастает — до уровня 2–3°С. В результате точка росы перемещается внутрь слоя утеплителя, при этом сама стена приобретает возможность накапливать тепло, значительно сокращаются тепловые потери из помещения через ограждающие конструкции.
Наружная теплоизоляция стен помогает решить сразу несколько проблем. Прежде всего при правильном выполнении такое утепление позволяет достичь высокого уровня энергосбережения — затраты на отопление здания снижаются на 50–60%
Слоистая кладка
Самый простой способ повысить теплоизоляционные свойства кирпичных стен — оставить в них полости, ведь воздух — идеальный природный теплоизолятор. Поэтому издавна в теле стены из полнотелого кирпича делают замкнутые воздушные прослойки шириной 5–7 см. Это, с одной стороны, сокращает почти на 20% расход кирпича, а с другой — на 10–15% снижает теплопроводность стены. Такой вид кладки получил название колодцевый. Воздух, конечно, прекрасный утеплитель, однако при сильном ветре через вертикальные швы кладки такие стены может продувать. Чтобы этого не происходило, фасады снаружи штукатурят, а в воздушные пустоты закладывают различные утеплители. Сейчас широко используется разновидность колодцевой кладки, получившая название слоистой: несущая кирпичная стена, далее утеплитель и наружный слой из лицевого кирпича.
Варианты утепления стен со связкой двух слоев кирпича кладкой (а) и металлическими закладными элементами (б)
Теплоизоляцией в слоистой кладке, как правило, служат плиты из минеральной ваты (на основе каменного волокна или штапельного стекловолокна) или пенополистирола, реже — из экструдированного пенополистирола (в силу его высокой цены). У всех материалов схожие коэффициенты теплопроводности, так что толщина изоляционного слоя в стене будет одинаковой, независимо от выбранного типа утеплителя (толщина слоя определяется не только характеристиками теплоизоляции, но и климатической зоной, где ведется строительство). Однако волокнистые материалы — негорючие, чем принципиально отличаются от пенополистирола, являющегося горючим. К тому же, в отличие от пенополистирольных, волокнистые плиты эластичные, так что при монтаже их проще плотно прижать к стене. Определенные сложности в применении пенополистирола в слоистых кладках вызваны еще и низкой паропроницаемостью этого материала. Вместе с тем пенополистирол примерно в четыре раза дешевле минеральной ваты, и это преимущество для многих заказчиков компенсирует его недостатки. Добавим, что, согласно СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», при использовании в ограждающей конструкции горючих утеплителей необходимо обрамлять оконные и другие проемы по периметру полосами из негорючей минеральной ваты.
Плотное прилегание утеплителя — залог эффективности его работы, поскольку, если в конструкции допущены воздушные карманы, через них могут происходить утечки тепла из здания
Устройство системы утепления любого типа требует продуманного расчета ее паропроницаемости: каждый последующий слой (изнутри наружу) должен пропускать водяной пар лучше, чем предыдущий. Ведь если на пути у пара окажется препятствие, то неизбежна его конденсация в толще ограждающей конструкции. Между тем в случае популярного решения — стена из пеноблоков, волокнистый утеплитель, облицовочный кирпич — паропроницаемость пеноблоков довольно высокая, у утеплителя она еще выше, а паропроницаемость облицовочных кирпичей меньше, чем у утеплителя и пеноблоков. В результате происходит конденсация пара — чаще всего на внутренней поверхности стены из лицевого кирпича (поскольку зимой она находится в зоне отрицательных температур), что влечет за собой негативные последствия. Накапливается влага в нижней части кладки, со временем вызывая разрушение кирпича нижних рядов. Утеплитель будет намокать по всей толщине, и, как следствие, сократится срок службы материала и существенно снизятся его теплозащитные свойства. Ограждающая конструкция станет промерзать, что приведет, в частности, к уменьшению эффекта от применения системы утепления, к деформации отделки помещения, к постепенному смещению зоны выпадения конденсата в толщу несущей стены, что может вызвать ее преждевременное разрушение.
В той или иной степени проблема переноса пара актуальна для слоистой кладки с утеплителем любого типа. Во избежание увлажнения теплоизоляции рекомендуется предусматривать два момента. Во-первых, необходимо создать воздушную прослойку не менее 2 см между утеплителем и наружной стеной, а также оставить в нижней и верхней частях кладки ряд отверстий размером около 1 см (незаполненный раствором шов), чтобы добиться притока и вытяжки воздуха для удаления пара из утеплителя. Впрочем, это не полноценная вентиляция конструкции (в сравнении, например, с системой вентилируемого фасада), поэтому, во-вторых, имеет смысл сделать специальные отверстия для отвода конденсата из слоистой кладки в нижней ее части.
Важной особенностью слоистой кладки является использование теплоизоляционных материалов с достаточной жесткостью и их надежная фиксация — чтобы со временем они не оседали. Для дополнительного крепления утеплителя и сопряжения внешнего и внутреннего кирпичных слоев между собой применяют гибкие связи. Обычно их выполняют из стальной арматуры.
Замена стальных гибких связей на стеклопластиковые позволяет (за счет тепловой однородности конструкции стены) снизить расчетную толщину минеральной ваты на 5–10%
В последние годы в индивидуальном строительстве для возведения стен все шире используют поризованные крупноформатные керамические камни. При их изготовлении в состав керамики добавляют органические и минеральные материалы, способствующие в процессе обжига кирпича образованию замкнутых пор. В результате такие камни становятся на 35–47% легче полнотелого кирпича того же размера, а за счет пористой структуры коэффициент их теплопроводности достигает 0,16–0,22 Вт/(м·°С), что в 3–4 раза больше, чем у сплошного глиняного кирпича. Соответственно и стены из поризованного камня могут быть значительно менее толстыми — всего 51 см.
Кирпичная кладка в связи с высокой теплоемкостью материала обладает значительной тепловой инерционностью — стены достаточно долго прогреваются и столь же медленно остывают. Для домов постоянного проживания это качество является, безусловно, положительным, так как температура в помещениях обычно не имеет больших колебаний. Но для коттеджей, в которые хозяева наведываются периодически, с длительными перерывами, тепловая инерционность кирпичных стен уже играет отрицательную роль, ведь для их прогрева требуются немалые затраты топлива и времени. Снять остроту проблемы поможет сооружение стен многослойной структуры, состоящих из слоев различной теплопроводности и тепловой инерционности.
Наружное утепление
Сегодня наибольшее распространение получили системы наружного утепления. К ним относятся вентилируемые фасады с воздушным зазором и «мокрые» фасады с тонким штукатурным слоем (чуть менее популярен вариант с толстым штукатурным слоем). В фасадах с «тонкой» штукатуркой количество теплопроводных включений сведено к минимуму. Этим они отличаются от вентилируемых фасадов, где теплопроводных включений больше и соответственно утеплитель должен быть толще, что сказывается на стоимости конструкции — у вентилируемых фасадов она получается выше в среднем в два раза
Название «мокрый» фасад связано с применением в системах утепления штукатурных растворов. Именно этим объясняется главное и, пожалуй, единственное ограничение по их устройству — сезонность работ. Поскольку технология предусматривает наличие «мокрых» процессов, монтаж системы можно производить только при положительных температурах.
В состав таких «мокрых» систем входит много различных компонентов (утеплитель, сетка, минеральный клей, штукатурные смеси, дюбели, профили и еще ряд комплектующих), но основных слоев всего три: утеплитель, армирующий и защитно-декоративный слои. В качестве утеплителя используют плиты из жесткого теплоизоляционного материала с низким коэффициентом теплопроводности. Это могут быть минерало- или стекловатные плиты со средней плотностью (не ниже 145 кг/м³) или листы экструдированного безусадочного самозатухающего пенополистирола с плотностью не менее 25 кг/м³. При этом теплоизоляционные свойства слоя пенополистирола толщиной 6 см соответствуют примерно 120 см кирпичной кладки. Утеплитель фиксируют на стене с помощью специального клея и крепежных элементов. На теплоизоляцию наносят армирующий слой из устойчивой к щелочи сетки и особого клеевого раствора, который крепит ее к плите утеплителя. И уже затем формируют внешний слой, состоящий из грунтовки и декоративной отделки.
Главное достоинство «мокрого» фасада — возможность получения стены с любой необходимой степенью утепления, к тому же такая система утепления менее затратна, чем слоистая кладка, при том что внешний вид фасада, где применены качественные штукатурки, будет привлекательным в течение длительного времени. Сократятся затраты и на возведение фундамента, так как нагрузка на него от слоя утеплителя будет незначительной. Применение таких систем позволяет втрое снизить потери тепла через ограждающие конструкции и сэкономить до 40% средств, расходуемых на отопление.
