Энергоэффективные материалы

Прежде чем мы начнем говорить об энергоэффективных материалах, обратимся к понятию энергоэффективности. Эффективное использование энергии, или «пятый вид топлива», - это потребление меньшего количества энергии, чтобы обеспечить тот же уровень энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве. В отличие от энергосбережения, главным образом направленного на уменьшение энергопотребления, энергоэффективность - это полезное (эффективное) расходование энергии. И как мы видим, в таком подходе важно не сокращение потребности в электроэнергии, а подход, который позволяет нам создавать экономичные системы, Необходимые материалы и конструкции закладывают на этапе проектирования. Непосредственно при строительстве и монтаже мы выдвигаем дополнительное условие не только к материалам, но и к соблюдению технологии строительава.

При проектировании мы, как заказчики, в техническом задании должны заложить требование к проекту об ограничении теплопотерь через фундамент, наружные стены и кровлю, Если это предусмотрено, проектировщик продумает, с помощью каких технологий и материалов, в зависимости от выбранного материала стен, результата инженерно-изыскательских работ и способа отопления будущего строения, заложить в проект все способы эффективного расходования тепловой и электрической энергии, В нашей статье мы познакомим вас с основными способами сокращения теплопотерь в современном строительстве,

УТЕПЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТА
Известно, что около 10% теплопотерь происходит из-за неутепленного фундамента. Если предусмотреть грамотное утепление фундамента, то удастся не только сократить теплопотери, но и продлить срок службы здания, потому что правильно утепленный фундамент будет защищен от циклов замерзание-оттаивание в большей мере, чем неутепленный. Теплоизоляционные материалы для поверхностей, контактирующих с грунтом, должны быть устойчивыми к влаге и механическим повреждениям. Сами несущие конструкции фундамента могут иметь такие низкие показатели теплопотери, что их утепление не потребуется. К подобным материалам относятся полнотелые керамические кирпичи. Для строительства подземных поверхностей больше всего подходят именно полнотелые, не имеющие пустот материалы, Если же для вашего фундамента допустимы пустотелые строительные блоки, то полости в них вы можете засыпать керамзитом. Оптимальным вариантом для утепления фундамента можно считать зкструдированный пенополистирол, отличающийся высокой влаго- и морозостойкостью. Материал дорогой, но практичный; он не впитывает влагу, однороден, способен прослужить довольно долго, выдерживает достаточно большие нагрузки, Для изоляции стен фундамента подходят плиты с удельным весом не менее 20 кг/м.

Другой подходящий материал, применяющийся для утепления фундамента, - пенополиуретан. Этот материал имеет свойства, которые позволяют ему лучше всех справляться с задачей защиты фундамента. Пенополиуретан сохраняет свои качества даже во влагонасыщенном грунте, он вплотную прилегает к поверхности фундамента, на нем нет швов, некоторые виды пенополиуретана имеют гидроизолирующие свойства. Его высокая химическая стойкость к воздействию кислот, щелочей, растворителей позволяет иметь дополнительные преимущества. Отсутствие «мостиков холода» также является его достоинством. Пенополиуретан наносится непосредственно на фундамент с помощью специального оборудования. Следующий из утеплителей - привычный пенопласт (вспененный полистирол). Этот вариант можно считать приемлемым лишь в том случае, когда полностью отсутствует угроза подтопления. Базальтовая плита тоже может быть использована для утепления фундамента, но ее, в отличие от экструдированного пенополистирола, необходимо защищать от механических воздействий. Еще один из утеплителей, который можно отнести к традиционным в утеплении фундаментов - это керамзит. Достоинство керамзита - его дешевизна. Немаловажный момент при строительстве малоэтажных зданий с использованием керамзита — в данном материале не живут грызуны.

УТЕПЛЕНИЕ СТЕН
Строительные технологии «теплых» стен сегодня подразумевают их многослойность. Даже состоятельные люди при возведении кирпичного дома крайне редко кладут стену в 5 кирпичей, а именно такая толщина стены должна быть в нашей климатической зоне, согласно СНиПам, при изготовлении стен только из кирпича. Вместо этого конструкция стены может быть представлена в самых различных сочетаниях. Если вы выбрали трехслойную конструкцию, то внутренний и наружный слои ограждающей трехслойной конструкции должны быть связаны между собой (жесткими или гибкими связями). С позиции теплотехники, эти связи являются «мостиками холода». Самые большие теплопотери дает применение жестких кирпичных связей. Использование связей из нержавеющей стали значительно уменьшает потери тепла. Однако наиболее перспективный вариант, с точки зрения борьбы с «мостиками холода», - применение специальных стеклопластикоаых связей, в этом случае теплопотери не превышают 2%,

Вообще, стеклопластик наиболее перспективный материал для гибких связей, он обладает очень низкой теплопроводностью, высокой прочностью и очень высокой химической и деформационной стойкостью. При проектировании и эксплуатации трехслойных стен с внутренним расположением утеплителя существует еще одна чрезвычайно серьезная проблема, на которую необходимо обратить внимание, - это конденсация влаги внутри конструкции. Водяной пар, в результате диффузии попадающий в толщу конструкции, может привести к прогрессирующему отсыреванию утеплителя и постепенной потере им своих теплоизолирующих свойств. При этом утеплитель не высыхает даже в теплое время года, т.к. наружный слой является паробарьером. Для борьбы с этим явлением применяется пароизоляционный слой и (или) устраивается воздушный вентиляционный зазор. Необходимость и местоположение паробарьера определяются расчетом. При необходимости он уараивается перед теплоизоляционным слоем стены,

Рассмотрим некоторые варианты конструкций стен с использованием керамзита в качестве утеплителя. Достаточно распространена и экономична конструкция наружных кирпичных стен при колодцевой кладке, когда стену фактически выкладывают из двух самостоятельных стенок толщиной, например, в полкирпича, соединенных между собой вертикальными и горизонтальными кирпичными мостиками с образованием замкнутых колодцев. Колодцы по ходу кладки заполняют керамзитом или легким керамзитобетоном. Такое решение хорошо защищает утеплитель от внешних воздействий, хотя и несколько ослабляет конструктивную прочность стены. При сплошной кладке экономично устройство кирпичных стен с наружным или внутренним утеплением. В этом случае толщина кирпичной стены может быть минимальной, исходя лишь из требований прочности, то есть быть во всех климатических районах равной 25 см, а тепловая защита обеспечивается толщиной и качеством утеплителя. При расположении утепляющего слоя изнутри его защищают от водяных паров пароизоляцией, при расположении снаружи - защищают экраном или штукатуркой от атмосферных воздействий.

Кирпичные стены имеют большую тепловую инерционность; они медленно прогреваются и так же медленно остывают. Причем эта инерционность тем больше, чем толще стена и больше ее масса. В кирпичных домах температура внутри помещений имеет незначительные суточные колебания, и это является достоинством кирпичных стен. Варианты с размещением теплоизоляции снаружи, под внешней отделкой, целесообразны и являются наиболее распространенными в мировой строительной практике. Технология монтажа внешней теплоизоляции и отделки очень проста и проводится в короткие сроки.

Существует и вариант внутреннего расположения теплоизоляции (со стороны помещений). Вариант этот достаточно распространенный и внешне весьма привлекательный: организация теплоизоляции и внутренняя отделка решаются одновременно, с минимальными затратами, Основная проблема - в передаче холода от внешних стен на сопрягаемые с ними перекрытия и внутренние стены и перегородки. Углы сопряжения при таком исполнении теплоизоляции могут промерзать. Для снижения степени промерзания этих зон перекрытия лучше делать на лагах, а не бетонными. Желательно также при возведении стен пустоты заполнить утеплителем. К недостаткам этой схемы теплоизоляции можно отнести также и сложность эффективного утепления стен в зонах дверных и оконных проемов и подверженность силовых несущих стен большим температурным колебаниям, как сезонным, так и суточным. Поэтому чаще всего этот вариант применяют тогда, когда капитальная стена самодостаточна и требуется сделать помещение максимально теплым, комбинируя внутреннюю теплоизоляцию с каким-либо другим типом,

УТЕПЛЕНИЕ ПОЛА
Наименее затратной системой организации фундамента считается пол на грунте - его нередко устраивают в энергоэффективных домах. Пол на грунте обычно состоит из следующих слоев: подкладочного, гидроизоляции, теплоизоляции, подложки под напольное покрытие и напольного покрытия. Причем все слои, которые укладывают на теплоизоляцию, должны быть разделены по периметру специальными планками. Это особенно актуально для полов с подогревом. Еще одно эффективное и экономичное решение, особенно в случае сложных грунтово-еодных условий (например, на рыхлых грунтах или участках с высоким уровнем залегания грунтовых вод), - возведение дома на железобетонной плите. В энергоэффективных домах предпочтительна плита фундамента с подогревом, которая может быть даже не углублена в грунт. Подобные плиты еще называют термофундаментом. Термофундамент - это теплоизолированная бетонная плита, уложенная на землю и имеющая подогрев. У этого современного решения много достоинств, но главное то, что оно позволяет строить дом при высоком уровне грунтовых вод и на неоднородном грунте. В остальном подходы к выбору утеплителя пола, в зависимости от конструкции здания, определяются финансовой стороной вопроса и дополнительными требованиями к материалу. К примеру, базальтовый утеплитель не горит, так как изготавливается из минерального сырья, расплавляемого при высоких температурах.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ СТЕКЛО
Избежать потерь тепла можно, используя двойное или тройное остекление (стеклопакеты или двойные/тройные рамы) либо применяя энергосберегающие (низкоэмиссионные) стекла. Теплосберегающие свойства придаются стеклу через нанесение на его поверхность специальных низкоэмиссионных оптических покрытий (отсюда и происходит название материала). Они обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу длинноволнового теплового излучения (иногда стекла с низкоэмис-сиоными покрытиями называют селективными, то есть избирательными). В наши дни используется два основных типа покрытий: К-стекло (Low-E) - твердое покрытие и i-стекло (Double Low-E) - мягкое покрытие. Различие между ними заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии изготовления. По сравнению с К-стеклом i-стекла менее устойчивы к абразивным воздействиям (их покрытие легче стирается), но, поскольку в современных стеклопакетах обработанная поверхность находится внутри, это не сказывается на эксплуатационных свойствах стекла.

УТЕПЛЕНИЕ КРЫШИ
Крыша - один из важнейших элементов дома. Конструкция крыши должна быть легкой, а этого можно достичь только благодаря многослойному кровельному покрытию. Это покрытие может быть на любой вкус и кошелек: металлическим, керамическим, битумным, черепичным и даже из камыша. Все зависит от архитектора и хозяина, Но главное, чтобы кровля было герметичной и долговечной. Конструкция крыши подразумевает либо холодный чердак (вентилируемая крыша), либо теплую мансарду (невентилируемая). От этого зависит принцип утепления крыши. Вентилируемая холодная крыша состоит из двух слоев (верхнего и нижнего), разделенных вентилируемой воздушной прослойкой. Невентилируемая теплая представляет собой перекрытие последнего этажа и в то же время несущую конструкцию крыши. В вентилируемой крыше утепляют нижний слой, расположенный непосредственно над жилыми помещениями.

В утеплении верхнего слоя нет смысла, ведь в этом случае холодный воздух продолжит контактировать с перекрытием, расположенным над обогреваемыми помещениями. Если вентилируемое пространство плоской крыши достаточной высоты, его можно утеплить как обычный нежилой чердак. Правда, чаще всего расстояние между слоями плоской крыши небольшое, и доступ к месту, в котором предполагается изоляция, очень затруднен, Оптимальный выход - использование изоляционного материала в виде гранулята (минерального волокна, пенополистирола, перлита) или ваты (минерального волокна, целлюлозы). Следует помнить, что даже после укладки слоя утеплителя (примерно 15-25 см) внутри плоской крыши должно оставаться достаточно места для вентиляции. Недостаточный приток воздуха за короткое время приведет к появлению сырости.

Для решения проблем с конденсатом необходимо предусмотреть ветроизоляцию и пароизоляцию. Для ветроизо-ляции используют пленку с высокой паропропускной способностью, необходимую в домах с жилым чердаком. Она защищает слой базальтового утеплителя от дождя и снега, которые могут проникнуть через покрытие крыши, и одновременно позволяет испаряться влаге, которая накапливается в теплоизоляционном слое. В энергоэффективных домах толщина утеплителя должна составлять 20-25 см (минимум 8 см в однослойном исполнении). Базальтовый утеплитель не только надежно защищает помещение под крышей от теплопотерь, но и выполняет функцию звукоизолятора, он не горит, характеризуется достаточной упругостью и легко укладывается между стропилами. Однако надо помнить о том, что он боится влаги, поэтому для кровельного «пирога» обязательна пароизоляция. Она представляет собой пленку из полиэтилена или другого материала, которая пропускает пар и не дает влаге скапливаться в утеплителе.

Невентилируемые плоские крыши утепляют с внешней стороны. Чтобы в утеплителе не осталось «мостиков холода», нужно аккуратно уплотнить места, в которых через перекрытие проходят трубы. Лучше всего для этой цели подходит полиуретановая пенка. Утепленный дом с герметичными окнами и дверями требует хорошего вентиляционного оборудования, иначе в помещениях будет душно, стекла будут запотевать, а в более влажных местах могут появиться плесень и сырость. Традиционная естественная (или гравитационная) вентиляция, которую устанавливали в старых домах, функционирует бесконтрольно, а количество проходящего через нее воздуха зависит от внешней температуры и силы ветра. Недостаток этой системы и в том, что тепло из удаленного ею воздуха теряется безвозвратно. Более надежный и независимый от погоды воздухообмен в помещениях обеспечивает механическая вентиляция с рекуператором - фильтром, который возвращает тепло из воздуха, удаленного вентиляцией, Благодаря рекуперации потери тепла можно уменьшить на 50-60%. Большое достоинство механической вентиляции - возможность фильтрации поступающего воздуха, что особенно важно для аллергиков,

Установка вентиляционного оборудования с рекуператором требует значительных переделок дома. Нужно развести в здании вентиляционные трубы большого диаметра и скрыть их, например, под потолками. Каналы гравитационного оборудования можно использовать только в отдельных случаях, и это решение должен принять специалист, Центральная установка, обслуживающая механическую вентиляцию в доме на одну семью (площадью до 150 м), относительно небольшая: она занимает приблизительно столько же места, сколько кухонный шкаф. Аккумуляция тепла ликвидирует скачки температуры в помещении и экономит тепловую энергию. Эта характеристика обязательна для энергоэффективных домов. Ею обладают тяжелые материалы: камень, бетон, клинкерный и известково-песчаный кирпич. Это можно учитывать при выборе материалов для строительства дома.

Современные технологии строительства дают огромный выбор материалов и их сочетаний для того, чтобы мы могли построить дом, в котором нам будет тепло и уютно. Результат энергоэффективного подхода в строительстве - это не только меньшие затраты на эксплуатацию жилья и тепло в доме, но и новый подход к ресурсам планеты. Поэтому для реализации понятия энергоэффективности в реальную жизнь важны не только наличие специальных материалов, но и определенные изменения в сознании потребителя и изменения в общественном сознании. Тогда мы будем готовы заплатить чуть больше, чтобы не тратить бездумно наши общие ресурсы в дальнейшем многие годы. Энергоэффективное строительство - это забота о будущем Земли, о будущих поколениях и о своих затратах. Хорошо, когда твоя выгода совпадает с выгодой общества, и это именно тот случай.