12. Повышение и востановление теплозащитных качеств ограждающих конструкций при реконструкции и перепрофилировании

12.1. Общие положения

Реконструкция или перепрофилирование промышленных зданий под объекты социальной сферы связано не только с частичной перепланировкой внутреннего пространства, но и с обеспечением повышенной тепловой защиты ограждающих конструкций. Это обстоятельство продиктовано несколькими причинами:

-во-первых, новые типы зданий имеют существенную специфику процесса, отличающиеся от промышленных производств;

-во-вторых, ограждающие конструкции имеют заметный физический износ и утратили определённую долю теплозащитных свойств (выветривание кирпичной кладки, её отсыревание, накопление влаги в утеплителе кровельных покрытий, увеличение инфильтрации через стыки панелей, примыкания оконных блоков, дверных блоков, ворот);

-в-третьих, существенно повысились нормативные показатели тепловой защиты зданий, что отвечает мировой тенденции по экономии энергетических ресурсов.

Даже многие действующие промышленные корпуса из-за неудовлетворительного качества строительных работ и последующей эксплуатации утратили расчётные показатели по тепловой защите, и предприятия допускают перерасход тепловой энергии.

Из-за возросших требований к энергосбережению большинство эксплуатируемых зданий относятся к числу неэнергоэкономичных и требуют реконструкции, особенно в части улучшения теплотехнических качеств ограждающих конструкций. Масштабы этой работы огромны и связаны с поиском новых эффективных утепляющих материалов, способов восстановления теплозащитных качеств конструкций или зданий в целом.

В процессе эксплуатации зданий происходят постепенные структурные изменения материалов ограждающих конструкций. Одной из основных причин этого явления является чрезмерная их увлажненность, которая к тому же способствует резкому снижению теплозащитных качеств конструкций.

В однослойных ограждениях снижение прочностной и теплоизолирующей функций происходит одновременно, поскольку они совмещены в одной конструкции. В многослойных ограждающих конструкциях утеплитель, выполняемый, как правило, из менее прочных и более проницаемых материалов, теряет свои основные функциональные свойства гораздо раньше других конструктивных слоев, если он недостаточно надежно защищен от неблагоприятных воздействий окружающей среды. В результате деструкции или чрезмерного увлажнения в утеплителе происходит повышение его теплопроводности и в определенное время может наступить состояние отказа теплоизоляционного слоя, хотя другие конструктивные слои ограждения могут находиться в хорошем техническом состоянии.

Потеря наружным ограждением необходимых теплотехнических качеств является причиной его замены или проведения восстановительных работ.

2. Восстановление теплотехнических качеств наружных стен

Восстановление теплотехнических и эксплуатационных качеств конструкций наружных стен при реконструкции и ремонте, как правило, связано с использованием одного или одновременно нескольких методов, связанных с сушкой материала ограждения, установкой дополнительной теплоизоляции, восстановлением герметичности стыковых соединений и устройством более надежной гидро- и пароизоляции. Сушку ограждающих конструкций применяют, когда в результате ошибок при изготовлении и эксплуатации конструкции материал ограждения получил избыточное увлажнение от строительной, сорбционной, атмосферной или капиллярной влаги.

В практике строительства для сушки материалов используют подогретый воздух, радиационную, эксфильтрационную и электроосмотическую сушку, электропрогрев, вакуум-сушку и токи высокой частоты. Помимо вышеперечисленных видов сушки, требующих значительных энергозатрат, сушку материала ограждающей конструкции можно выполнить конструктивным приемом – путем устройства вентилируемых воздушных прослоек или каналов в конструкции ограждения. Этот способ обеспечивает медленное удаление влаги из конструкции и не требует затрат тепловой или электрической энергии на его выполнение.

К дополнительному утеплению стен обращаются, когда наружная стена имеет недостаточное термическое сопротивление. Чаще всего это связано с завышением, по сравнению с проектной величиной, плотности используемого утеплителя, наличием больших по площади участков с теплопроводными включениями, недостаточной толщиной и увлажнением утепляющего слоя. Последнюю причину можно устранить методом сушки, но иногда его использование приносит только кратковременный положительный эффект.

Дополнительное утепление наружного ограждения является радикальным средством восстановления и повышения теплоизоляционных качеств конструкции. Более того, дополнительное утепление, выполненное из негорючих материалов, будет способствовать повышению огнестойкости конструкции.

Утепление наружных стен можно осуществлять со стороны помещения и с наружной стороны ограждающей конструкции. При необходимости дополнительного утепления следует детально проанализировать недостатки и преимущества каждого из этих вариантов.

Утепление стен со стороны помещения

Недостатки:		Преимущества:
Ухудшение температурно-влажностного режима ограждения вследствие смещения зоны конденсации к внутренней поверхности ограждения. Неудобства в процессе производства работ для жильцов и для ремонтников. Сокращение рабочей (жилой) площади помещения. Трудности использования высокомеханизированных способов ремонтно-строительных работ.		Нанесение теплоизоляции без устройства защиты от атмосферных воздействий и поверхностных температурных деформаций. Производство ремонтных работ в любое время года Возможность устройства утепления на отдельных участках ограждающей конструкции.

Утепление стен с наружной стороны

Недостатки:		Преимущества:
Необходимость устройства конструктивного слоя, обеспечивающего защиту утеплителя от атмосферных воздействий и поверхностных температурных деформаций. Зависимость от погодных условий и технологическая сложность процесса утепления. Возможность проведения только сплошного, а не выборочного утепления. Изменение внешнего вида фасада.		Обеспечение более надежного температурно-влажностного режима ограждающей конструкции. Повышение теплоаккумулирующей способности конструкции. Механизация выполнения ремонтных работ. Проведение ремонтных работ без выселения жильцов. Возможность улучшения архитектурно-художественных качеств ограждений.

В современной отечественной и зарубежной практике строительства наибольшее применение получило устройство дополнительного утепления с наружной стороны стены, главным преимуществом которого является сохранение стабильного температурно-влажностного режима ограждающей конструкции.

Наиболее часто используют следующие способы дополнительного утепления стен: устройство теплоизоляционного слоя из эффективного утеплителя с цементной, полимерной или полимерцементной штукатуркой; нанесение теплоизоляционного слоя из эффективного утеплителя с облицовкой плитными и листовыми материалами, устанавливаемыми вплотную к утеплителю или на относе от него; применение теплоизоляционных штукатурок; напыление пенополиуретановых композиций. Использование первых двух способов дополнительного утепления позволяет повышать термическое сопротивление и в целом уровень теплозащиты ограждающей конструкции в более широких пределах.

Утепление стен с помощью теплоизоляционного слоя из эффективного утеплителя со штукатуркой является одним из наиболее применяемых способов в зарубежной практике и получает все большее распространение в нашей стране.

Главное требование к размещению дополнительной теплоизоляции с наружной стороны состоит в том, что сопротивление паропроницанию теплоизоляционного слоя вместе со слоем наружной облицовки не должно превышать сопротивления паропроницанию стены. Несоблюдение этого требования может привести к тому, что часть водяного пара, идущего из помещения наружу, может оставаться в стене на границе с утеплителем. При низкой температуре наружного воздуха водяной пар превращается в воду и замерзает, что недопустимо.

При размещении дополнительной теплоизоляции с внутренней стороны стены необходимо учитывать два условия:

1. Температура поверхности стены под слоем утеплителя при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц года не должна быть ниже температуры точки росы для водяного пара в воздухе помещения;

2. Сопротивление теплопередаче утепляющего слоя не должно превышать 20% от общего сопротивления теплопередаче существующей стены.

Нарушение второго условия в сторону увеличения сопротивления теплопередаче на большую величину влечет за собой снижение температуры поверхности стены под слоем утеплителя. При падении этой температуры ниже температуры точки росы происходит конденсация водяного пара на поверхности стены и намокание утеплителя, что существенно нарушает температурно-влажностный режим конструкции стены. Для устранения перемещения водяного пара из помещений в стену во многих случаях устраивается пароизоляция. Пароизоляция располагается по утепляющему слою под отделкой стены. В качестве пароизоляционных материалов рекомендуется полиэтиленовая пленка, двухслойное покрытие паронепроницаемой краской (синтетической эмалью и др.).

Для дополнительной теплоизоляции стен с наружной стороны главным образом применяются различные неорганические материалы, защищаемые от атмосферных воздействий слоем пасты, штукатурки или с помощью экранов. Можно использовать также теплозащитные покрытия из вспененных пластмасс, наносимых механизированным способом.

Для теплоизоляции стен с внутренней стороны рекомендуются материалы с наименьшей пожарной опасностью и экологически чистые: пенопласт, минеральная вата, эковата, пеностекло, маты и плиты из штапельного волокна, штукатурка из цементно-перлитового раствора, наносимая по сетке, и другие, а также метод инъецирования в пустоты стеновых конструкций специального теплоизоляционного пенообразующего состава.

Толщину утеплителя назначают исходя из величины требуемого термического сопротивления ограждения. Штукатурку, выполняющую роль отделочного слоя и защиты от атмосферных воздействий, для предотвращения образования в ней трещин армируют стальными сетками или сетками из стекловолокна. Используют также сетки из полиамидного волокна, отличающиеся высокой щелочестойкостью и прочностью.

К поверхности стены плитный утеплитель крепят механическим способом или приклеивают. Нередко одновременно используют оба способа, так как использование только клеевого соединения может оказаться ненадежным. Механическое крепление выполняют с помощью анкерных штырей длиной не менее 10 см, заделываемых в гнезда диаметром 30 мм с шагом 1 м, которые затем зачеканивают цементным раствором состава 1 : 3. Штыри снабжают захватами для подвешивания армирующих сеток.

За рубежом распространен механический способ крепления теплоизоляционных плит с использованием металлических или пластмассовых профилей, имеющих отбортовку. Профили крепят к стенам стальными анкерами.

При клеевом креплении плитный утеплитель приклеивают к поверхности стены горячими битумными мастиками или полимерными составами. Для приклеивания плитного утеплителя к поверхности стены, а также армирующих сеток к поверхности утеплителя могут быть использованы клеящие составы из смеси латексного клея и шлакопортландцемента в соотношении 1 : 1, 1 : 2,5 или из полимерцемента. Сетка из стекловолокна в тонком защитном слое (толщина 3 – 6 мм), нанесенном на утеплитель, позволяет воспринимать температурные напряжения. При добавлении в раствор пигментов поверхность стены может приобрести определенную цветовую окраску.

Следует отметить, что оштукатуривание утеплителя связано с проведением большого объема «мокрых» процессов, которые препятствуют проведению работ в зимнее время. Замена штукатурки на полимерные или полимерцементные покрытия значительно расширяет возможности применения последних.

Способ дополнительного утепления стен с использованием облицовки из плитных и листовых материалов относится к одному из наиболее перспективных. Конструкция утепления состоит из слоя эффективного утеплителя и защитно-декоративной наружной оболочки. В качестве наружного облицовочного слоя могут быть использованы алюминиевые, стальные профилированные и асбестоцементные листы, плиты на основе пластмасс с защитным декоративным покрытием, железобетонные плиты с декоративной лицевой поверхностью, плиты из природных каменных материалов и др. Облицовочные плиты устанавливают вплотную к теплоизоляционному слою или на относе от него. В последнем случае они служат экраном для стены, защищающим от воздействия дождя и ветра, а также выполняют функцию вентилируемой воздушной прослойки.

Способ с использованием «экрана» наиболее эффективен для наружных стен, в которых процесс влагонакопления, а следовательно, и ухудшения теплотехнических качеств, носит прогрессирующий характер. Выход влаги из материала ограждения осуществляется через вентилируемую прослойку, благодаря чему происходит беспрерывный процесс естественной сушки конструкции. В таких конструкциях обычно в течение первых трех лет устанавливается нормальный температурно-влажностной режим, в зависимости от массивности ограждения и условий эксплуатации здания.

Крепление элементов облицовки или «экрана» осуществляют с помощью анкеров и профильных элементов, а также используют смешанное крепление с предварительным приклеиванием слоя утеплителя.

В качестве дополнительного утепления можно использовать плитные пористые теплоизоляционные материалы, в том числе минеральную вату, пенополистирол или вспенивающиеся пенополиуретановые составы, наносимые на поверхность стены. Плитный утеплитель приклеивают к стене или устанавливают между деревянными рейками, которые крепят самоанкерующимися болтами к стене.

Облицовочные элементы, в отличие от штукатурных слоев, являются индустриальными изделиями, что способствует более разнообразной и качественной отделке поверхности; они легко поддаются ремонту и замене.

В последние годы находят применение комплексные плиты, в которых совмещены теплоизоляционные и защитные свойства.

Устройство теплоизоляционной штукатурки является одним из самых простых способов одновременного утепления и отделки наружных стен. Он заключается в нанесении на хорошо подготовленную поверхность стены (очищенную, с выполненной насечкой и увлажненную) дополнительного теплоизоляционного штукатурного слоя из цементно-перлитовой или асбоперлитовой смеси.

Однако этот слой не позволяет значительно повысить термическое сопротивление ограждения. Так, цементно-перлитовая штукатурка плотностью 350 – 300 кг/м³ увеличивает термическое сопротивление панели из керамзитобетона плотностью 1150 кг/м³ всего лишь на 10 – 12%.

Теплоизоляционную штукатурку из асбоперлитовой смеси выполняют путем напыления смеси на защищаемую поверхность. Это позволяет полностью механизировать проведение работ и наносить теплоизоляцию на поверхности любой конфигурации и в самых труднодоступных местах. Кроме того, такую теплоизоляцию отличает малая масса, большая температуростойкость, удобство при выполнении ремонта. Напыленная смесь легко режется и удаляется, а в случае необходимости можно нарастить новый слой до требуемой толщины.

К числу больших недостатков асбоперлитовой теплоизоляции следует отнести наличие канцерогенного асбеста, выделяющегося из нее в процессе деструкции. Поэтому, после нанесения покрывного слоя из асбоперлита, должны быть приняты меры по надежной и долговременной атмосферостойкой защите его поверхности.

Способ напыления пенополиуретановых композиций заключается в нанесении распылителем на поверхность ограждающей конструкции слоя жидких компонентов (полиэфирная и изоцианатная композиции) толщиной 0,5 – 2 мм, который затем вспенивается, увеличиваясь в объеме приблизительно в 5 – 10 раз, и отверждается. Для получения слоя большей толщины процесс нанесения смеси повторяется. Этот способ, по сравнению с другими, более эффективен, однако небезопасен в пожарном отношении, так как при воздействии огня теплоизоляция из этой композиции относительно быстро возгорается.

При восстановлении теплозащитных качеств наружных ограждений особое внимание должно быть уделено обеспечению герметичности стыковых соединений. От своевременного и качественного проведения работ по герметизации стыков во многом будут зависеть теплопотери здания, микроклимат помещений и долговечность ограждающих конструкций.

Восстановлению герметичности стыковых соединений должны предшествовать подготовительные работы, заключающиеся в расчистке швов от поврежденного раствора, продувке поверхности, просушке полости и устья стыков.

Выбор типа герметизирующих материалов, толщины защитных и па-роизоляционных слоев устанавливают по показателям требуемого и фактического сопротивления воздухо- и паропроницанию.

Для восстановления герметичности стыковых соединений применяют мастики, пенополиуретановые композиции и погонажные изделия. Из мастик чаще всего используют тиоколовые или силиконовые, которые нагнетают в полость подготовленного стыкового соединения до образования слоя толщиной 20 – 30 мм и шириной не менее 20 мм. Для повышения долговечности мастичного слоя его армируют уплотняющими прокладками.

Другим способом восстановления герметичности стыков является оклеечная герметизация. Ее выполняют составами на основе бутил-каучуковых композиций, армированных стеклотканью. Полоса стеклоткани шириной, не менее чем на 10 см превышающей ширину стыка, приклеивается по первому гидроизоляционному слою с провисанием по оси стыка на глубину 0,8 – 1,5 см и покрывается вторым слоем композиции. При восстановлении герметичности стыков с использованием пенополиуретановых композиций поверхность нанесенного слоя защищают атмосферостойким лакокрасочным или другим покрытием.

Для панелей с металлическими и асбестоцементными обшивками используют способ заполнения стыков пенополиуретановыми композициями. Нагнетание смеси производят через небольшие отверстия, просверленные с определенным шагом по высоте стыка. Вспенивание и отвердение смеси происходит в полости стыка. Этот способ эффективен также при восстановлении герметичности стыков оконных и дверных проемов. Образовавшаяся лишняя затвердевшая масса срезается, а поверхность стыка закрывается декоративными накладками.

Восстановление герметичности деформационных швов в наружных стенах рекомендуется выполнять с помощью пористых полимерных прокладок (пороизол, гернит). Шов вначале перекрывают полосами стеклоткани, которые приклеивают на тиоколовой мастике, а затем покрывают слоем рубероида.

При ремонте стыков соединений стеновых панелей и балконных плит применяют нетвердеющие мастики, которые вводят в расчищенную и высушенную полость стыка пневматическим или ручным шприцем. Затем стык заполняют плотным цементным раствором.

Основными способами восстановления гидроизоляции наружной поверхности стены являются гидрофобизация, торкретирование, нанесение на нее облицовочного слоя из плит, синтетических смол или рулонных материалов. Эти способы используют для защиты стен от переувлажнения и сквозных промоканий под воздействием атмосферных осадков и капиллярной влаги, а также для уменьшения загрязняемости их поверхности и предотвращения появления высолов.

Гидрофобизацию стен выполняют кремнийорганическими жидкостями до полного насыщения поверхности. Нанесение гидрофобного состава изменяет структуру поверхностного слоя стены, так как приводит к уменьшению открытой пористости и увеличению количества замкнутых пор. Это, в свою очередь, способствует уменьшению водопоглощения, препятствует образованию высолов, повышает морозостойкость материала поверхностных слоев. Измененная таким образом структура поверхностного слоя, обладая достаточной паропроницаемостью, не препятствует выходу диффундирующего пара в наружную атмосферу. Как показывают натурные обследования, поверхностный слой сохраняет эти свойства в течение 4 – 6 лет эксплуатации.

Торкретирование выполняют путем нанесения на поверхность стены слоев цементно-песчаного раствора состава 1 : 2 или 1 : 3. Толщина первого слоя торкретного раствора должна быть 10 – 15 мм, а второго и третьего – 5 – 10 мм.

Облицовку наружной поверхности стены выполняют из керамических плиток, листовых материалов, штукатурки, мозаики, плиток из природных материалов. Для повышения сцепления плиток с поверхностью стены производят инъекцию полимерных смол в образовавшиеся пустоты. Новые плитки наклеивают на мастиках (битумно-силикатной, известково-битумной, цементно-латексной и др.). Толщина мастичного слоя должна составлять 2 – 3 мм. Облицовку из листовых материалов прижимают шурупами к деревянным рейкам, прикрепленным к поверхности стены.

Гидроизоляция с помощью синтетических смол заключается в нанесении на наружную поверхность жидких составов из эпоксидной смолы, сополимера винилхлорида и др. Такие покрытия, наносимые кистью или пистолетом, отличаются долговечностью, стойкостью к воздействиям влаги и некоторых химических реагентов. К недостаткам этого способа следует отнести его относительно большую стоимость и токсичность. Последний недостаток требует строгого соблюдения правил техники безопасности при производстве работ.

Восстановление пароизоляционного слоя наружной стены способствует повышению защиты материала стены или слоя утеплителя от большого потока диффундирующего водяного пара со стороны помещения.

Пароизоляцию можно восстановить путем наклеивания рулонных и листовых полимерных материалов (полиэтиленовой пленки, окрашенных листов стеклопластика и др.), нанесения жидких водонепроницаемых составов или напыления неметаллических порошков (полистирола, полиэтилена, полипропилена, поливинилацетата и др.).

Долговечность пароизоляционных покрытий, как правило, невелика и требует регулярного возобновления, обычно через 4 – 6 лет.