СХЕМЫ УТЕПЛЕНИЯ В ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДАХ
Al Team
03 Sep 2018 | 464 | Оборудование
ОПИСАНИЕ
Система навесных вентилируемых фасадов известна достаточно давно и в настоящее время широко применяется при строительстве новых и реконструкции уже существующих зданий с различной областью назначения. Успешному развитию данных систем в России способствовали высокие эксплуатационные характеристики присущие данному типу строительных конструкций, а также повышение нормативов по энергопотреблению зданий и возросшие требования к уровню комфорта и качеству жизни. По результатам 2017 года общее количество тендеров по устройству вентилируемых фасадов составляло 16% от общего денежного объема заявок на проведение строительства и капитальных ремонтов, a площадь фасадов утеплённых с помощью систем навесных вентилируемых фасадов составила около 20 млн. кв. метров.
Вентилируемые фасады — это многослойная ограждающая конструкция, в устройстве которой заранее предусмотрен воздушный зазор между теплоизоляцией и наружной декоративно — защитной облицовкой. Воздух, беспрепятственно циркулирующий внутри зазора, способствует вентиляции внутренних слоев системы и выводу влаги, скопившийся в процессе эксплуатации, тем самым обеспечивается оптимальный влажностный баланс внутри конструкции, что существенно повышает срок эксплуатации строительных конструкций и сохраняет их теплотехнические характеристики.
В качестве теплоизоляционного слоя в системах навесных вентилируемых фасадов применяются минераловатные теплоизоляционные плиты. Данный тип теплоизоляции идеально подходит для данной ограждающей конструкции, так как обладает низкой теплопроводностью, устойчивостью к перепадам температуры и прекрасной паропроницаемостью, что позволяет в полной мере раскрыть потенциал вентилируемой воздушной прослойки. Также характерными чертами минеральной ваты являются её негорючесть и способность плотно прилегать к утепляемой поверхности и элементам подсистемы, что является обязательным требованием, предъявляемым к теплоизоляции в данном классе фасадных конструкций. В навесных фасадных системах может применяться однослойная или двухслойная схема утепления.
МОНТАЖ
Как показывает практика, проблемы, связанные с эксплуатацией систем навесных вентилируемых фасадов, как правило, вызваны ошибками в проектировании, выборе компонентов и монтаже системы. Качество монтажа системы навесного вентилируемого фасада во всех отношениях является «краеугольным камнем» влияющим на работоспособность и отказоустойчивость системы в целом, тем самым оказывая негативное влияние на большое число россиян, в виду широкой распространённости данного типа систем в нашей стране. Как одна из наиболее значимых проблем в монтаже элементов подсистемы вентилируемого фасада, фигурирует качество монтажа теплоизоляции. При кажущейся незначительности, неправильно смонтированная теплоизоляция может свести к нулю эффект от установки навесного вентилируемого фасада, потому что в первую очередь данное решение является системой утепления, защищающей несущие конструкции от негативного воздействия окружающей среды, и только потом рассматривается как способ исполнения дизайнерских и архитектурных задач.
Рис. 2 и 3. Примеры монтажа теплоизоляции в НВФ. Зазоры между теплоизоляционными плитами составляют от 5 до 15 мм.
Теплоизоляционные плиты должны устанавливаться вплотную друг к другу с заполнением (при необходимости) зазоров между ними этим же материалом. Только тогда достигается максимальный эффект от теплоизоляционного слоя. Зазоры между плитами будут являться тепловыми мостами, понижающими термическое сопротивление ограждающей конструкции, так как холодный воздух, постоянно циркулирую в воздушной прослойке способствует эмиссии тепла через стыки плит теплоизоляции. В виду того, что общая протяжённость подобных стыков на фасаде, это достаточно значимая величина, то она будет оказывать существенное негативное влияние на эффективность утепления.
К сожалению, качеству установки теплоизоляции не всегда уделяется должное внимание, и, как следствие, монтаж происходит с существенными нарушениями. В соответствии с СТО НОСТРОЙ 2.14.67-2012 «Навесные фасадные системы с воздушным зазором. Работы по устройству. Общие требования к производству и контролю работ» допустимая величина незаполненного шва составляет 2 мм. В реальности добиться требуемой ширины зазора между плитами просто невозможно. Иногда, происходит не по вине монтажников, так как приходится утеплять неровные поверхности и добиться необходимого качества стыков невозможно. В связи с чем в России рекомендуется применять двухслойную схему установки теплоизоляции, когда плиты наружного слоя перекрывают стыки внутреннего, таким способом удаётся избежать образования мостиков холода, вызванных зазорами между плитами утеплителя. К сожалению, пытаясь сэкономить, некоторые заказчики выбирают однослойную схему утепления, так как считается, что она несколько дешевле в сравнении с двухслойной, в виду меньшего количества работ. Но насколько оправдана эта экономия?
Рис. 4. Правила утепления наружных углов. Рис. 5. Фактическое утепление на объекте.
РАССЧЕТЫ И НОРМАТИВЫ
Осознавая всю важность вопроса качественного утепления и связанного с ним выбора схемы установки теплоизоляции, специалисты компании Paroc, являющейся одним из ведущих европейских производителей энергоэффективных и огнестойких изоляционных решений и Института пассивного дома, специализирующихся на проектировании, строительстве и мониторинге энергоэффективных зданий с низким и ультранизким энергопотреблением решили провести исследование оценки различных схем утепления и определить влияние зазоров между плитами теплоизоляции в однослойном и двухслойном исполнении на приведенное сопротивление теплопередаче навесных фасадных систем с воздушным зазором и на коэффициент теплотехнической однородности, методом расчета 2-х мерных температурных полей.
Расчёты проводились в соответствии требованиям российских и европейских нормативов:
§ СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
§ СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий характеристики теплотехнических неоднородностей»;
§ DIN EN ISO 6946 «Теплостойкость и коэффициент теплопередачи».
В качестве утепляемых стен были приняты основания из:
§ монолитного железобетона толщиной 160 мм;
§ газобетонных блоков D500 толщиной 300 мм с цементно-песчаной штукатуркой толщиной 20 мм с внутренней стороны. Для теплоизоляции применялись:
§ Однослойное решение: минеральная вата толщиной 120 мм;
§ Двухслойное решение:
- Верх Paroc WAS35 30 мм, низ Paroc WAS120 90 мм;
- Верх Paroc WAS35 50 мм, низ Paroc WAS120 70 мм.
Табл. 1. Коэффициенты теплопроводности используемых материалов.
В расчётах, согласно DIN EN ISO 6946 сопротивления теплоотдаче наружной и внутренней поверхности принимаются в зависимости от типа вентилируемой прослойки между конструкцией стены и отделкой фасада. Настоящий стандарт рассматривает три типа данных прослоек:
Рис. 6. Схема расчетного фрагмента монослойного утепления фасада.
Как было описано выше, согласно нормативным требованиям СТО НОСТРОЙ 2.14.67-2012 допустимая величина незаполненного шва составляет 2 мм. При размере плит 1000×600 мм, площадь расчетного фрагмента — 0,6 м2, в таком случае длина зазоров в расчетном фрагменте составляет 1,6 м. При увеличении площади расчетного фрагмента до 1 м2 получим длину зазоров 2,67 м. Таким образом, площадь отверстий, сообщающихся с наружным воздухом равна S=2670*2=5340 мм2. 
В данном случае с учетом отделки фасада для коэффициентов теплоотдаче принимается вариант 3 — сильно вентилируемая прослойка, соответственно согласно DIN EN ISO 6946: Rse= Rsi=0,13 (м²·°C)/Вт.
В качестве ширины зазоров, для всех типов утеплений рассмотрены значения между теплоизоляционными плитами со следующими толщинами: 2, 4 и 8 мм, где 2 мм — это максимально допустимый стандартами по монтажу зазор между плитами, а значения 4 и 8 мм взяты для оценки влияния увеличенного зазора на сопротивление теплопередаче.
Полученные расчёты показали, что при однослойном утеплении даже минимально разрешённый зазор в 2 мм приводит к существенному снижению сопротивления теплопередаче, в то время как двухслойная схема утепления остаётся эффективной. Также необходимо отметить схожесть итогов моделирования, произведённых по российской и европейской методиках, что в свою очередь повышает уровень доверия к полученным результатам.
Результаты расчётов по СП 50.13330.201
Результаты расчётов по DIN EN ISO 6946
Согласно полученным моделям, самым эффективным вариантом утепления оказалось двухслойное решение Верх Paroc WAS35 30 мм, низ Paroc WAS120 90 мм. Такой вывод объясняется тем, что зазоры, образуемые краями плит теплоизоляции нижнего слоя толщиной 90 мм, перекрыты верхним ветрозащитным слоем толщиной 30 мм, являются замкнутой воздушной прослойкой с низкой теплопроводностью (теплопроводность воздушной прослойки зависит от ширины зазора). В данном случае нижний слой имеет максимальную толщину и минимальное влияние от наружного воздуха в зазорах теплоизоляции. На примере результатов расчётов по DIN EN ISO 6946 представим несколько иллюстраций расчетов.
Узел 1. Учет зазора в теплоизоляции шириной 2 мм с основанием из монолитного железобетона.
Вариант 1. Рис. 8. Чертеж расчетного узла № 1 
Рис. 9. Расчетная модель применяемых материалов.
Рис. 10. Расчетная модель с изотермами и коэффициентом пси.
Узел 2. Учет зазора в теплоизоляции шириной 2 мм с основанием из монолитного железобетона. Вариант 2.
Рис. 11. Чертеж расчетного узла № 2.
Рис. 12. Расчетная модель применяемых материалов.
Рис. 13. Расчетная модель с изотермами и коэффициентом пси.
Проделанные расчёты позволяют сделать однозначный вывод, что применение однослойной теплоизоляции в Навесных Фасадных Системах с вентилируемой воздушной прослойкой не является эффективным. При наличии даже минимально допустимой ширины шва в 2 мм снижение сопротивления теплопередаче фрагмента фасада может достигать 52-55%. Для достижения максимального эффекта от утепления зазоров быть не должно. В реальности, при однослойной схеме утепления, добиться этого можно только одним способом — заделкой швов однородным материалом, что приведёт, в конечном итоге, к удорожанию работ по утеплению и как следствие нецелесообразности применения подобной схемы утепления. В свою очередь, двухслойная система утепления сохраняет свою эффективность даже в условиях монтажа теплоизоляции с зазорами, превышающими допустимое стандартами значение. Что делает её оптимальной для применения в условиях российской действительности.