Типичные недостатки наружного утепления зданий пенополистиролом

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Научно-технический и производственный журнал.
№6 (630) Июнь 2007

В.И. ЖУКОВ, член президиума РОИС, заместитель министра – руководитель Департамента градостроительной деятельности
Министерства строительства и ЖКХ Самарской области;
Л.Д. ЕВСЕЕВ, председатель комиссии по энергосбережению в строительстве РОИС (Самарское отделение).

В последние несколько лет при наружной теплоизоляции фасадов зданий в основном с использованием пенополистирола в г. Самаре и области наблюдается массовое нарушение нормативной документации, что приводит к некомфортным условиям проживания, так как температура зимой в помещениях не превышает 10–12°С. Кроме того, в помещениях наблюдается повышенная влажность, при которой создаются все условия для появления плесени и грибка на внутренних поверхностях стен. Это приводит не только к повышенному заболеванию людей, но и к разрушению фасадного слоя уже после 3–4 лет эксплуатации, а также к огромным незапланированным затратам на ремонт наружного теплоизоляционного слоя (срок ремонта таких фасадных систем в условиях климата Германии составляет 10 лет).

Высокого качества наружной теплоизоляции нельзя добиться, если работы производятся при наличии влаги в конструкции, под дождем, на морозе, с использованием низкоквалифицированной рабочей силы.

В процессе эксплуатации происходит загрязнение наружного декоративного покрытия, в том числе из-за неправильного функционирования системы вентиляции, от растущих поблизости деревьев и других насаждений, стихийных бедствий (сильный ветер, ураган), что не нашло отражения в проектной документации.

Недостатки, выявленные в результате неправильного монтажа теплоизоляционных систем, обсуждены на комиссии по энергосбережению в строительстве Российского общества инженеров строительства (Самарское отделение) и сведены в таблицу, где указаны отличия выполненных монтажных работ от нормативной документации и результатов исследовательских работ. Эти отличия, являющиеся грубыми нарушениями нормативов, привели в настоящее время к многочисленным судебным процессам, инициированным собственниками жилья, и приведут к лавинообразному количеству таких процессов в будущем, если коренным образом не изменится качество выполнения работ. Ниже в табличной форме указаны основные недостатки при наружной теплоизоляции зданий. В левом столбце указано существующее положение, а в правом, как должно быть в соответствии с имеющейся нормативной документацией.

Как есть	Как должно быть
Монтаж наружной теплоизоляции производится с подвесных строительных люлек.	Монтаж наружной теплоизоляции зданий с тонким штукатурным слоем по утеплителю следует производить с использованием жестких лесов например трубчатых. Применение строительных люлек приводит к ухудшению качества работ и снижению надежности теплоизоляционного слоя [1].
В договорах с дольщиками отсутствуют гарантийные обязательства застройщика, в том числе на теплоизоляционное покрытие.	Расчетный срок службы теплоизоляционного покрытия определяется проектной организацией и должен составлять не менее 20 лет [1].
Поверхность стены перед наклеиванием утеплителя не готовится специальным образом: не промывается и не просушивается.	Поверхность стены, не имеющая декоративных покрытий, должна быть тщательно промыта водой с помощью агрегатов высокого давления и просушена. При наклеивании утеплителя без предварительной очистки основания в 12% случаев происходит полное отслаивание и обрушение теплоизоляционной системы [1].
Плиты из пенополистирола (ППС) укладываются на бетонную или кирпичную поверхности, имеющие высокий процент влажности, в холод, под дождем, при заморозках.	Допускается влажность бетонного или кирпичного основания (стены) при нанесении грунтовки не более 4%. Работы под дождем, при заморозках приводят к отслаиванию (вспучиванию) отделочного и штукатурного слоев. Такие дефекты составляют 30% от общего количества случаев. Пенополистирол при замораживании оттаивании значительно увеличивает водопоглощательную способность. При эксплуатации на процесс химической деструкции оказывают влияние и другие факторы: кислород воздуха; газы, образующиеся в помещениях в результате жизнедеятельности человека; несовместимые материалы, применяемые в наружных ограждениях или для ремонта [2].
Неровная поверхность на стыках плит утеплителя и, как следствие, большая разница толщины штукатурного слоя. Широкие щели между плитами утеплителя (2–15 мм), которые заполняются штукатурным раствором или совсем не заполняются, что ведет к фильтрации влаги в помещение, появлению плесени и промерзанию.	Допустимая ширина щелей на стыках между плитами не более 2 мм, более широкие щели заполняют специально нарезанными полосами этого же утеплителя [1]. Заполнять стыки штукатурным раствором недопустимо, так как возникают микротрещины и нефильтрующие трещины. Такие дефекты составляют 25% от общего количества. Торцевые края утепляющих плит должны плотно прилегать друг к другу [2]. На снижение теплозащитных свойств влияет продольная фильтрация воздуха в плитах, а также ветер, проникающий через швы облицовочных элементов. В зависимости от конструктивного решения теплопроводность может увеличиваться на 25–30%.
Теплоизоляционные плиты на поверхности стен и на углах укладываются без перевязки.	Плиты необходимо укладывать вразбежку по швам как по поверхности стен, так и на углах [1, 2]. Монтаж теплоизоляции следует выполнять с устройством зубчатого защемления на внешних и внутренних углах стен.
Значительная разница толщины плит утеплителя.	Отклонение между плитами по толщине не должно превышать 3 мм [1].
При бурении отверстий с помощью механизированного инструмента ударно вращательного действия не производится очистка отверстия от буровой пыли.	Очистка отверстия от буровой пыли путем продувки сжатым воздухом, если бурение отверстия осуществляется без пылеотсоса [1].
Как правило, на теплоизоляционную плиту размером 1000 x 1000 мм устанавливаются только 5 дюбелей (иногда 4); расстояние между дюбелями составляет 50–80 см.	Рекомендуемое количество дюбелей для плит 1000 x 1000 мм 7–9 штук, что обеспечивает нормативную адгезию плиты к стене [2].
Тарельчатая головка дюбеля заглублена в теплоизоляционный слой (до 20 мм), и углубление заполнено цементно-песчаным раствором.	Головка пластмассового дюбеля тарельчатого типа с металлическим стержнем должна находиться в плоскости плиты, при полиамидном дюбеле нижняя часть головки шурупа должна быть в плоскости теплоизоляционной плиты [1, 2]. Правильно установленный дюбель не должен выступать выше поверхности плиты более чем на 1 мм.
Отсутствие испытаний адгезии клеевого состава и сопротивления дюбелей на отрыв с предоставлением результатов заказчику.	В обязанности подрядчика входит проведение испытаний адгезии клеевого состава, сопротивления дюбелей на отрыв и предоставление результатов испытаний заказчику [1].
Нижняя часть стены (цокольный этаж) утепляется плитным пенополистиролом с последующей облицовкой сайдингом. При этом нарушается свод правил, ППР, противопожарные нормы, что может привести к пожару, а также к распространению мышей в теплоизоляционном слое.	Наружная теплоизоляция зданий заканчивается, как правило, на высоте 0,65–0,7 см от поверхности земли. Если необходимо утеплить нижнюю часть стены и заглубленную часть, то следует: применить тот же утеплитель, что и для всей системы, и выполнить армированный нижний слой штукатурки; выполнить гидроизоляцию цокольной части здания, например, на базе битумной эмульсии без растворителей пенополистирола [1]. Утепление нижней части стены необходимо производить последующей схеме: 1. наружная часть здания (стена); 2. клеящий состав толщиной 3–4 мм; 3. плита утеплителя; 4. усиленная арматура (сетка из стекловолокна); 5. нижний слой штукатурки толщиной 5–8 мм; 6. отделочный слой толщиной 2–3 мм; 7. защитная плита 12–16 мм или отделочный слой толщиной 2–3 мм [1].
На многих объектах Самары работы по наружной теплоизоляции зданий производятся всю осень и зиму, то есть при низкой температуре и большой влажности. Это приводит к ухудшению теплотехнических характеристик стен и их недолговечности.	Работы по наружной теплоизоляции зданий должна прекращаться при окружающей температуре ниже +5°С, при попадании дождевой влаги на поверхность стены [1].
Плиты из пенополистирола прикреплены к стене только дюбелями без приклеивания маячковым, полосовым или сплошным методом, что ведет к полному отслаиванию и обрушению системы.	Утеплитель необходимо приклеивать качественным клеевым составом на предварительно очищенное основание (стену), а затем механически прикреплять. Доля таких дефектов составляет 12 % от общего числа [1, 2].
Применяются материалы ненадлежащего качества, подделки, что значительно влияет на долговечность конструкции.	Теплоизоляционную систему следует выполнять только из сертифицированных материалов, предусмотренных проектом. Замена материалов без согласования с проектной организацией и заказчиком не гарантирует качества выполненных работ [1].
В проектно сметной документации отсутствуют указания по уходу за наружной теплоизоляцией зданий для сохранения стабильности свойств с проверкой на герметичность и внешний вид.	В составе проектно сметной документации должны быть указания (информация) по уходу за наружной теплоизоляцией фасадов зданий. По отношению к теплоизоляционному покрытию фасадов здания следует применять следующие меры предосторожности: а) запретить спортивные игры вблизи фасадов зданий, например в теннисный мяч, когда утепленная стена используется как мишень или отражающая поверхность; б) защищать поверхность стены при работе на фасадах с приставных лестниц; в) при парковке автомобилей вблизи здания исключить возможность появления механических повреждений поверхности стены; г) сохранять в рабочем состоянии все вентиляционные устройства здания, обеспечивающие эвакуацию влажного воздуха из помещений [1].
Герметизация и теплоизоляция оконных проемов выполнена монтажной пенополиуретановой пеной, значительная часть которой не рассчитана на работу при морозе из за содержания влаги в пене до 60%. При многократном замораживании оттаивании происходит разрушение пены.	В соответствии с ГОСТ 30971–2002 требуется применение трехслойной системы герметизации примыкания оконных блоков к стеновым проемам. Наружный слой герметика предотвращает попадание атмосферной влаги в шов, накопление конденсата в утеплителе (является паропроницаемым). Средний слой служит для теплоизоляции и предотвращает потери тепла из помещения. Внутренний слой пароизоляционный и не пропускает влагу из помещения внутрь конструкции шва. Интегральная пленка, образующаяся при нанесении монтажной пены, не изучена. Неизвестен коэффициент паропроницаемости пленки, следовательно, этот материал не может быть заложен в проектную документацию.
Анкерные штыри (дюбеля) забиваются в стену через ППС, при этом происходит разрушение теплоизоляционного материала в месте контакта дюбеля с утеплителем.	Отверстия для анкерных штырей (дюбелей) необходимо формировать при изготовлении плит ППС или в специальных пресс формах, чтобы стенки отверстий были оплавлены [3, 4].
Для устранения перемещения водяного пара из помещений в стены устраивается пароизоляция по утепляющему слою над отделкой стены. В качестве пароизоляции используется окрашивание паропроницаемыми синтетическими эмалями.	Неконтролируемые или трудноконтролируемые технологические перации должны быть исключены из производственного процесса. Нарушение условий теплопередачи (сопротивление теплопередаче утепляющего слоя не должно превышать 20% от общего сопротивления теплопередаче существующей стены) влечет за собой снижение темпера туры поверхности стены под слоем утеплителя. При температуре ниже точки росы происходит конденсация водяного пара на поверхности стены и намокание утеплителя [5].
Не указан гарантийный срок ППС и наружных систем утепления с использованием ППС.	Декларируемый гарантийный срок службы отечественного ППС 13–80 лет и 15–20 лет – импортного. По результатам исследований долговечность наружного слоя строительной конструкции при применении отечественного ППС составляет 13–34 г. При деструкции ППС значительно увеличивается коэффициент теплопроводности. Зафиксированы случаи увеличения коэффициента теплопроводности в 2–3 раза за 7–10 лет эксплуатации. Превышение нормативного значения коэффициента теплопроводности ППС уменьшает безремонтный срок эксплуатации зданий, приводит к значительным непредвиденным затратам [6, 7].
Применение ППС значительно ухудшает противопожарные свойства ограждающих конструкций, особенно при низком качестве работ.	ППС имеет низкую огнестойкость. Даже введение антипиренов не сохраняет этот материал при пожаре. Но главная опасность заключается в его низкой теплостойкости: при 80–90°С начинают развиваться процессы термоокислительной деструкции с изменением объема и выделением вредных веществ. При 100–110°С в течение 2 ч происходит полная деструкция пенополистирола с уменьшением объема в 3–5 раз [4, 6].
ППС несовместим с битумной гидроизоляцией, клеем и красками на основе агрессивных растворителей, а также подвержен воздействию жидких и газообразных фракций бензина, ацетона и др. Влияние этих веществ приводит к значительному ухудшению теплотехнических характеристик дома и уменьшению долговечности наружной теплоизоляционной системы.	При воздействии бензина, ацетона, уайт - спирита, толуола, красок в жидком состоянии наступает полное растворение образцов через 40–60с. В парах полное растворение происходит через 15 сут [6].
В местах примыкания утеплителя к существующим конструкциям здания (стена) открытый стык (примерно 15 мм) не заполняется водостойкой мастикой.	Открытый стык шириной примерно 15 мм должен заполняться водостойкой мастикой. [1].
ППС плиты имеют плотность 20–30 кг/м3.	Рекомендуется применять ППС плотностью 40 кг/м3 (λ=0,041 Вт/(м·К)) [1].
Термофасады быстро разрушаются из-за низкого сопротивления паропроницаемости ППС и минеральной ваты в сравнении с кирпичом, бетоном, раствором. Пар проходит через утеплитель почти не задерживаясь, конденсируется и замерзает на наружной холод ной облицовке. При значительном потеплении тонкий штукатурный слой приобретает положительную температуру, лед на его внутренней поверхности тает, насыщая влагой отделочный слой и частично теплоизоляцию.	За весенний и осенний периоды в Самарской области таких циклов может наблюдаться до 20, а за 3 года – не менее 50. Морозостойкость штукатурного слоя, выполненного вручную без контроля качества в построечных условиях, не превышает 50 циклов, поэтому зафиксировано разрушение фасадов в Москве уже на 3–4 м году эксплуатации. Процесс морозного разрушения ускоряют щели, появляющиеся в результате температурных и усадочных деформаций утеплителя и штукатурного слоя. Их появление часто опережает появление щелей от морозного разрушения. Выполненные расчеты наружной стены показали, что межремонтный срок для таких систем утепления не превышает 5 лет.
Устанавливаются окна из ПВХ с толщиной коробок 70–90 мм, что в 2,5–3 раза тоньше ранее применяемых. Это открывает на оконных откосах стен зоны с низкими температурами и вызывает образование на них обильного конденсата в виде пара, особенно в зданиях с увеличенной толщиной стен.	Это возможно в зданиях, оборудованных принудительной проточной вентиляцией и устройствами для очистки и подогрева проточного воздуха, а также системами автоматической поддержки температуры и влажности воздуха в соответствии с санитарно гигиеническими требованиями.
Теплоизоляционная система частично монтируется осенью до наступления морозов, а финишный слой наносится после прекращения морозов.	Ни один нормативный документ не допускает оставлять частично смонтированную теплоизоляционную систему (слой ППС, покрытый сеткой) на зимний период без финишного покрытия.
Оконные проемы заделываются пеной в зимнее время при наличии на поверхности инея и ледяной корки.	Утепление оконных проемов однокомпонентной пенополиуретановой системой, например «Макрофлекс», должно производится при наружной температуре не ниже +5°С при отсутствии инея и наледи на поверхности. Кроме документации такие записи имеются в инструкции по эксплуатации, основные положения которой отпечатаны на корпусе баллона с пеной.
Толщина утеплителя на стенах домов велика и не соответствует новым требованиям СНиП 23 02–2003 и ТСН 23 349–2004.	При увеличении толщины утеплителя на стенах существенно возрастают усадочные и температурные деформации, что приводит к образованию заметных трещин, разрывам контактных зон с конструкционными материалами; изменяется воздухопроницаемость и паропроницаемость, что в процессе эксплуатации снижает теплоизоляционные качества и капитальность наружных стен.
Кромки углов теплоизоляционных плит ППС не защищены от скола.	Кромки углов защищают перфорированными уголковыми профилями из алюминия или оцинкованной стали. Уголки крепятся клеящим составом непосредственно на утеплитель по всей высоте стены. Армированный нижний слой штукатурки выполняется обычным способом поверх уголка [1, 2].
Количество дюбелей для крепления плит в средней части здания и в краевых зонах одинаково.	Изоляционные плиты в краевых зонах (1/8 ширины торца здания) фасадов должны закрепляться бoльшим количеством дюбелей, чем на рядовых участках стен [2].
Оконные коробки размещают (очевидно, для увеличения площади подоконника) ближе к плоскости фасада, что приводит к мостикам холода, промерзанию, плесени.	Оконные коробки в деревянных или пластиковых переплетах независимо от числа слоев остекления следует размещать в оконном проеме на глубину обрамляющей «четверти» (50–120 мм) от плоскости фасада теплотехнически-однородной стены или посередине теплоизоляционного слоя в многослойных конструкциях стен, закрепляя пространство между оконной коробкой и внутренней поверхностью «чет верти» вспенивающимся теплоизоляционным материалом. При выборе окон в пластиковых переплетах следует отдавать предпочтение конструкциям, имеющим более широкие коробки (не менее 100 мм).
При проектировании наружной теплоизоляционной системы не учитывается величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха, что влияет на тепло стойкость конструкции.	При проектировании необходимо руководствоваться положениями: теплостойкость конструкции зависит от порядка расположения слоев материалов; величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха двухслойной конструкции увеличивается, если более теплостойкий материал расположен изнутри.

Таким образом, можно сделать вывод, что расположение утеплителя снаружи несущей части стены вызывает снижение ее долговечности за счет скапливания у наружного отделочного слоя влаги, замораживания и оттаивания в процессе эксплуатации в холодный и переходные периоды года.

Натурными обследованиями термофасадов после двух лет эксплуатации зданий зафиксировано значительное количество трещин, увеличивается появление плесени и грибка. Применяемые методы наружной теплоизоляции зданий значительно дороже (не менее чем на 30%) по сравнению с другими альтернативными методами теплоизоляции зданий [8].

При использовании вышеуказанных методов теплоизоляции на первый план выдвигается человеческий фактор. При невысокой квалификации и большой теку чести рабочих кадров нецелесообразно применять сложные технологии, рассчитанные на квалифицированных и опытных рабочих. Это приводит к тотальному нарушению технологии и браку.

В реальных условиях отсутствует должный контроль строительного процесса со стороны проектных организаций, строительных предприятий и контрольных органов, что ведет к лавинообразному нарушению технологии из года в год к браку, просрочке окончания строительства и скрытию недостатков.

В условиях отечественного климата и существующей организации работ невозможно фасадную систему накладывать на сухую стену (влажность не более 4%) большую часть года (осень зима весна), что требуют нормативы. Применяемые наружные системы наружной теплоизоляции зданий препятствуют попаданию свежего воздуха в квартиру через слои химических, не всегда совместимых между собой материалов. Влияние этого фактора пока не изучено.

Невысокая долговечность наружной системы теплоизоляции приведет к необходимости ее замены через короткий промежуток времени за счет жильцов.

Необходимо переходить к таким методам теплоизоляции зданий, при которых качество работ практически не будет зависеть от:

– климатических условий;
– квалификации рабочей силы;
– уровня контроля, особенно инструментального, со стороны проектных организаций, производственных предприятий, контролируемых органов;
– подмены материалов материалами низкого качества. Методы теплоизоляции зданий отражены в нормативной документации:
– ТСН 23-349–2003 Самарской области «Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите»; – пособие к ТСН 23-349–2003 «Расчет и проектирование ограждающих конструкций энергоэффективных зданий»;
– альбом технических решений строительных ограждающих конструкций с применением пенополиуретана в качестве утеплителя. Пособие по проектированию.

Вышеуказанные рекомендации проверены практической деятельностью в течение последних 10 лет компанией «Ритм» (Самара), а также независимыми экспертами – Научно исследовательским институтом строи тельной физики (отчет № 16310 от 04.08.2003 г.) и Самарской государственной архитектурно строительной академией (техническое заключение по теме «Теплотехническое обследование наружных стен жилых домов, утепленных пенополиуретаном»). Выданы рекомендации по более широкому применению утепления из ППУ в стеновых конструкциях. В целях повышения приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен следует утеплять оконные откосы пенополиуретаном.

Список литературы

1. СП 12 101–98 Технические правила производства наружной теплоизоляции зданий с тонкой штукатуркой по утеплителю.

2. Новое строительство и реконструкция. Теплоизоляция из пенополистирола. Материалы для проектирования и рабочие чертежи. Порядок производства работ по отделке и утеплению фасадов зданий. М.: ЦНИИпромзданий. 2004

3. Андриянов К.А., Ярцев В.П. ограждающих конструкций // Жилищное строительство. 2004 № 2

4. Андриянов К.А., Ярцев В.П. Влияние концентратора напряжений на работоспособность пенополистирола в ограждающих конструкциях зданий. Эффективные строительные конструкции: теория и практика. Сб. докладов международной научной конференции. Пенза. 2002 С. 267–272.

5. Шилов Н.Н. Об экономии энергоресурсов и о мате риалах для утепления зданий // Жилищное строительство. 2004 № 2

6. Ананьев А.И., Лобов О.И., Можаев В.П., Вязовченко П.А. Влияние технологических и эксплуатационных факто ров на долговечность стен и покрытий, утепленных пенополистиролом // Строительный эксперт. 2003 № 2

7. Ясин Ю.Д., Ясин В.Ю., Ли А.В. Ресурс и старение материала. Долговечность конструкций // Строит. материалы. 2002 № 5

8. Жуков В.И., Евсеев Л.Д. Сколько стоят плесень и низкая квалификация? // Строй-инфо. 2005 № 5

9. Пособие к ТСН 23 349–2004 «Расчет и проектирование ограждающих конструкций энергоэффективных зданий». Самара. 2004

Источник: «Строительные материалы» научно-технический и производственный журнал.