Зачем нужны ветрозащитные пленки в составе вентфасада?

2 Июль, 2014 в 13:38

Ветрозащитная пленка, пароизоляция стен дома, утеплителя, фасада.

Минераловатным плитам – основному типу теплоизоляционных материалов, применяемых при строительстве, свойственна высокая воздушная проницаемость. Промежутки между
отдельными волокнами образуют систему разветвленных пор, проницаемую для газа, пара и жидкостей. С одной стороны эта особенность может считаться достоинством материала – сквозь него беспрепятственно проходит пар. Однако использовать паропроницаемость стен для осушения воздуха в помещения – довольно спорная затея, все-таки, с этим должна справляться система вентиляции. Контактируя с холодными наружными участками стен, влажный и теплый воздух конденсируется, неизбежно увлажняя утеплитель. Наличие же даже минимальных количеств влаги внутри утеплителя фатально влияет на его теплозащитные свойства. Для предотвращения процесса конденсации используют ряд конструктивных решений, снижающих диффузионные и конвективные потоки поступающей влаги. Для этого применяют ветрозащитную пленку, которая также служит для пароизоляции стен дома, утеплителя, фасада.

Механизмы увлажнения утеплителя

  1. Увлажнение с внешней стороны

IMG_0486Увлажнение снаружи происходит сквозь «лицевую» сторону вентфасада даже в случае сплошной облицовки. Чем сложнее фасад, тем больше на нем оконных проемов, врезок, а значит, и больше вероятность появления дефектов монтажа и механических повреждений. Возможен также занос снега через вентилируемый конек или стекание конденсата с подкровельной изоляции на незащищенный утеплитель.

  2. Увлажнение с внутренней стороны

Этот тип увлажнения угрожает утеплителю, в основном, в холодное время года. В группе риска – здания, построенные из материалов с повышенной паропроницаемостью, например, ячеистого бетона, а также строения, возведенные с ошибками – некачественной пароизоляцией мансард или плохим заполнением швов в кирпичной кладке.

Что при этом происходит?

В процессе эксплуатации минераловатные плиты в конструкциях стеновых ограждений подвергаются сложному комплексу воздействий: замораживанию-оттаиванию, увлажнению - высушиванию, длительному действию отрицательных или положительных температур, нагрузок и агрессивных сред и т.д. Известно, что наиболее тяжелым воздействием для материалов является циклическое замораживание-оттаивание, так как оно вызывает интенсивное развитие деструктивных процессов в материалах, способных удерживать влагу. Что при этом происходит?

  •  Меняется коэффициент теплопроводности

DSC_8974Постоянство коэффициента теплопроводности во времени – основной критерий эксплуатационной стойкости минераловатных плит. Установлено, что в реальных условиях эксплуатации минераловатных плит в вентилируемых конструкциях стен под воздействием циклического замораживания-оттаивания теплопроводность плит плотностью 74 кг/м3 может увеличиться в 2,8 раза, а плит плотностью 156 кг/м3 – в 1,9 раза. Развитие трещин и микродефектов в волокне, а также возникновение внутренних напряжений в каркасе материала, преимущественно в местах сосредоточения групп волокон на границах раздела фаз волокно — связующее, вызывает ослабление связей между связующим и волокном, нарушение структуры изделия и постепенное его разрыхление. Очевидно, что это приводит к значительному понижению термического сопротивления слоя утеплителя.

  • Меняются геометрические размеры плиты

Толщина минераловатных плит за время эксплуатации может изменяться дважды: сначала имеет место набухание, затем – усадка. На первом этапе разрушается связующее — замерзающая вода раздвигает минераловатные волокна и разрыхляет утеплитель, что вызывает увеличение толщины минераловатных плит и уменьшение коэффициента теплопроводности. На втором этапе происходит процесс незначительной усадки плит по толщине и увеличение их теплопроводности, что связано с разрушением уже не связующего, а самих волокон. Усадка плит может ухудшить теплотехнические качества ограждающей конструкции, так как нарушение целостности термической оболочки здания приводит к возникновению «мостиков холода». Для образцов плотностью 74 кг/м3 предельным числом попеременных воздействий, при котором полностью затухает процесс набухания, оказалось 75 циклов (16 условных лет эксплуатации), а для образцов плотностью 156 кг/м3 – 150 циклов (30 условных лет эксплуатации). При этом толщина образцов увеличилась на 43 и 24 % соответственно. В результате циклического воздействия замораживания-оттаивания с увеличением числа циклов размеры образцов по ширине и длине уменьшаются, наблюдается усадка. Так, при плотности утеплителя 156 кг/м3 усадка образцов после 150 циклов составила 1 %, а при плотности 74 кг/м3 уже после 75 циклов – 3–4 %. Так что после 25 условных лет эксплуатации при размерах теплоизоляционных плит 1000 × 500 × 50 мм швы между соседними плитами при их плотности 74 кг/м3 могут раскрыться на 20-40 мм, а при плотности 156 кг/м3 – на 5-10 мм. Отрицательное воздействие на эксплуатационные показатели стен может оказывать набухание плит по толщине. Если принять толщину теплоизоляционного слоя в наружных стенах с вентилируемым фасадом равной 100 мм, то после 16 условных лет эксплуатации вентилируемая воздушная прослойка уменьшится на 43 мм при плотности утеплителя 74 кг/м3. При утеплении плитами плотностью 156 кг/м3 после 28 условных лет эксплуатации эта прослойка уменьшится на 24 мм, что существенно ухудшит вентиляцию и процесс удаления влаги из утеплителя.

  •  Меняется вес плиты:

Интенсивное развитие деструктивных процессов в материале, вызванное циклическим замораживанием-оттаиванием, приводит к потере массы утеплителя за счет выделения пыли в DSC_1208окружающую среду. После 75 циклов замораживания-оттаивания образцы минераловатных плит теряют около 11 % своей исходной массы. Однако с увеличением плотности плит динамика потери массы резко снижается. Значительная потеря массы наблюдалась у минераловатных плит плотностью 74 кг/м3, а минимальная — у плит плотностью 156 кг/м3. После 25 условных лет эксплуатации данного материала потеря массы составит 18,78 % для плит плотностью 74 кг/м3 и всего 3,32 % – для плит плотностью 156 кг/м3. Применительно к вентфасадам такая потеря массы означает, помимо снижения прочностных и теплозащитных свойств, грубейшее нарушение экологии жилища. Например, для утепления девятиэтажного здания серии 90, с площадью утепления 1498 кв. м, требуется 135 куб. м современных минераловатных плит плотностью 74 кг/ куб. м. За 25 условных лет эксплуатации здания потоки вентиляционного воздуха могут вынести из-за обшивки венфасада 1875 кг волокнистой пыли!

Имеют ли значение геометрические параметры панелей вентилируемого фасада?

Удивительно, но на теплоизоляционные качества минеральной ваты влияют, казалось бы, абсолютно не связанные с ними параметры – например, размеры и характеристики панелей вентилируемого фасада. Минераловатные плиты благодаря волокнистой структуре способны фильтровать потоки воздуха, что приводит к ухудшению теплозащитных качеств вентилируемыхфасадов. В воздушной прослойке, находящейся под облицовочными панелями, в ветреную погоду возникает интенсивное движение воздуха, которое способно увеличить теплопотери через наружные стены на 25 %. На уровень теплозащиты влияет:

  • ширина открытого стыка между облицовочными панелями (3; 7; 11 мм);
  • размер вентилируемой воздушной прослойки (20; 50; 80 мм);
  • отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания (0,667; 1,333; 2);
  • плотность минераловатных плит.

Установлено, что большое влияние на изменение термического сопротивления слоя минераловатных плит под воздействием ветра оказывает отношение числа горизонтальных стыковDSC_1210 между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания. Выявлено, что увеличение данного отношения приводит к снижению термического
сопротивления на 37 %.

Большое влияние оказывает и плотность минераловатных плит. При увеличении плотности с 75 до 150 кг/м3 происходит снижение термического сопротивления на 23 %. Расстояние между теплоизоляционным материалом и тыльной поверхностью облицовочной панели оказывает влияние неравномерно. При изменении величины вентилируемой прослойки с 20 до 50 мм термическое сопротивление уменьшается всего на 2 %, а с 50 до 80 мм – на 20 %. Наименьшее влияние на снижение термического сопротивления оказывает ширина открытого стыка между облицовочными панелями. Изменение ширины с 3 до 11 мм приводит к снижению термического сопротивления на 17 %. В реальных конструктивных решениях вентилируемых фасадов значения рассматриваемых выше параметров часто принимаются равными: ширина открытого стыка между панелями – 9 мм; размер вентилируемой прослойки – 50 мм; отношение числа горизонтальных стыков к высоте утепленной части стены – 1,333; плотность минераловатной плиты – 95 кг/м3. Такое сочетание параметров в условиях воздействия ветра приводит к снижению термического сопротивления слоя минераловатных плит на 0,499 м2 ·°С/Вт, что соответствует условному уменьшению его толщины на 20 мм.

Что можно предпринять? Как защитить утеплитель?

Строгое нормирование воздействия разрушающих факторов гарантирует долгий, до 50 лет, срок службы минераловатной плиты. Для этого должна быть регламентирована системная защита утеплителя, работающего в воздушном зазоре фасада или кровли:

  • защита внешней поверхности минплиты – качественная ветро-гидрозащитная мембрана;

воздушной фильтрации, потери минеральных волокон за счет наличия ветро - гидрозащитной диффузионной мембраны. Можно возразить, что присутствие мембраны уменьшает паропроницаемость системы утепления, однако расчеты показывают, что диффузия водяного пара в этом случае снижается всего на 0,5%. Применение ветро-гидрозащитных мембран в системах утепления с вентилируемым зазором позволяет не задумываться о водопоглощении, воздухопроницаемости, эмиссии волокна утеплителя, плотности утеплителя. И самое главное применение ветро-гидрозащитных мембран увеличит срок эксплуатации утеплителя и в целом навесной фасадной системы.