Низкоплотный пенобетон – тенденции, проблемы, перспективы

Эту тенденцию ярко показало обсуждение нового СНиП СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий" актуализированная редакция (с 01.07.2013г) В открытой и закамуфлированной форме можно увидеть в обсуждениях кроме мотивов обоснованных научно, и следующие:

• • нужно повысить требования к экономии тепла, тогда можно больше продать теплоизоляции из серии ват и пенополистиролов
• • проблемы быстрого разрушения стен утепленных ватой и пенопластом (трехслойных) – не существует, сотни упавших фасадов – ерунда, тысячи фасадов, которые завтра потребуют капремонта за счет жильцов, превышающую всю экономию на обогреве жилья - забыть. Главное продавать много ваты и пенопласта
• • реальное отсутствие ожидаемой экономии на обогреве здания, утепленного эффективными утеплителями считать проблемой плохих рабочих. Главное продавать много пенопласта и ваты
• • давайте вообще выполнять указы правительства об экономии тепла, и не считаться ни с какими другими затратами
• • и т.д. и т.п.
  

Тем не менее, принятая редакция СП 50.13330.2012 "СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий" оказалась на удивление благоразумной и учитывающей все-таки в большей степени возможность экономить реально. Для этого авторам пришлось пожертвовать конкретными требованиями к конструктивным элементам и утвердить косвенное нормирование через показатель потерь тепла 1м3 здания через все ограждающие конструкции.
Эта величина может быть достигнута разными способами, в том числе через значительное понижение теплосопротивления стены (можно даже на 37%!!!). Теперь от проектировщиков зависит, как соблюсти эту норму тепловой защиты.

Но теперь стало совсем непонятно, как же правильно строить дом в ИЖС? Ведь в ИЖС нет средств, чтобы считать Kоб – удельную тепловую характеристику здания. Да и проектировщикам вряд ли придет в голову считать несколько проектных решений для многоэтажных домов, чтобы найти оптимальное решение по соотношению цены и соответствия СНиП. Таким образом, встает вопрос: какая стена теперь нужна???

Данная статья посвящена именно этому вопросу: какая стена может быть близка к идеальной с точки зрения нужд российского потребителя, а именно, как сбалансировать цену, теплосопротивление, долговечность с учетом ремонтов или безремонтности и возможность фасадного декорирования.

Такой, простой на первый взгляд, вопрос кажется для некоторых наивным. Однако реальность показывает, что область решение вокруг идеала лежит от переплаты в 50-200% до полной угрозы жизни и здоровья и дорогостоящих ремонтов в ближайшем будущем.
Так, например, произошло с трехслойными стенами.

Вернемся к «идеальной» стене.
Сначала сформулируем простую модель работы стены, ограничившись только узким спектром прогнозирования основных проблем: цена, долговечность, надежность, цена эксплуатации, экологичность. Именно эти факторы обычно являются основополагающими при выборе конструктива.

Всем известно:

• 1) Стена может служить и служить долго, если она сухая
• 2) Стена в зиму испытывает изнутри давление пара, за счет чего в ней могут и происходят явления влагопереноса
• 3) квазистационарный влажностный режим определяет и качество утепления и долговечность конструкции
• 4) вопросы пожарной и экологической безопасности приобретают все больший вес
• 5) затраты на стену нужно считать с учетом перспектив, т.е. нужно прогнозировать тенденции повышения цен на энергоносители и стоимость ремонтов в какой-то срок.
  

Рассмотрим две модели стены, удовлетворяющие данным требованиям:

• 1) однородная стена
• 2) слоистая стена, где внутренний слой – несущий, плохо паропроницаемый, теплоинерционный, внешний слой – утепляющий, высокопаропроницаемый, быстровысыхающий, долговечный, безопасный.
  

Для первой модели хорошим решением является однородная стена из ячеистого бетона (с плотностью 400-600кг/м3). Она удовлетворяет всем этим требованиям. При плотности 500кг/м3 и толщине 400мм, такая стена может иметь теплосопротивление R больше чем 2 м2•°С/Вт, что вполне удовлетворяет новому СНиПу для Москвы (R0норм = 3,13•0,63=1,97 м2 •°С/Вт).

А если учесть, что новый СНиП разрешает использовать для расчетов теплопроводность материалов по результатам испытаний аккредитованной лаборатории и только при их отсутствии пользоваться приложением С, то для производителей ячеистого бетона, разработавших для себя собственный ГОСТ 31359-2007, открываются прекрасные перспективы. Именно в этом ГОСТе исправлены теплотехнические характеристики ячеистых бетонов для условий применения А и Б.
И с ними нужно согласиться, поскольку действительно равновесная влажность ячеистых бетонов не 8 и 12%, для условий А и Б, а 4 и 5% соответственно. И это есть факт, засвидетельствованный независимо во многих странах мира законодательно. Например, для ячеистого бетона плотностью 400кг/м3 теперь проектировщики могут применять R=0,117, а не R=0,15 (в 1,28 раза меньше толщина - хорошее преимущество). Похоже, новый СНиП был написан не без влияния производителей ячеистых бетонов автоклавного твердения

Итак, однородная стена – это хорошее решение, но может быть можно найти решение дешевле? Рассмотрим другой конструктив.
Пусть внутренний слой будет из плотного, тяжелого материала (керамзитобетон, бетон, полнотелый кирпич), а внешний слой из ячеистого бетона низкой плотности (150-300кг/м3). У такой стены есть дополнительные преимущества: теплоинерция, низкое паропроницание изнутри, повышенное высыхание снаружи и цена, которая будет не выше, а скорее ниже на 10-20% за счет уменьшения толщины и меньшей удельной стоимости материалов (работа по устройству приблизительно одинаковая).


Что же такое низкоплотный ячеистый бетон?
В Германии он называется Мультипор, на Украине – Бетоль, в России – Теплый Камень (ТеплоИзоляционный Камень – ТИК). Способы его получения разные: газосиликат автоклавного твердения, газобетон неавтоклавного твердения, пенобетон неавтоклавного твердения, соответственно.
Данный вид материалов появился сравнительно недавно, как альтернатива ватам и пенопластам. Природа материала резко отличается от присутствующих на рынке утеплителей. Материал представляет собой гидросиликаты, пронизанные на 80-93% порами воздуха.

Чтобы не углубляться в детали лучше перечислить главные свойства:

• • не горит
• • не слеживается
• • не выделяет вредных веществ
• • имеет теплосопротивление на 20-50% хуже, чем ваты и пенопласты и в 2 раза лучше, чем автоклавные ячеистые бетоны
• • имеет прогнозируемую высокую долговечность (к сожалению до сих пор нет твердых методик определения долговечности для всех теплоизоляционных материалов, поэтому можно судить косвенно, по ячеистым бетонам разной плотности, применявшихся в последние 50 лет).
• • имеет высокую паропроницаемость
• • имеет капилляры, которые приводят к быстрому высыханию материла, без проветривания (в отличие от ват)
  

Особенно нужно отметить такой фактор, как долговечность.
Большое количество пор в низкоплотных ячеистых бетонах позволяет им без разрушения накапливать всю влагу, прошедшую через стену дома в холодный период, и быстро изгнать ее из себя в теплое время. Количество этой влаги настолько ничтожно, что ее конденсация в материале и замерзание не разрушает материал многие десятилетия. Это подтверждают и натурные наблюдения (Центр ячеистых (газо-, пено-) бетонов nри Межрегиональной Северо-Западной Строительной палате в г.Санкт-Петербурге (бывший СПбЗНИиПИ (б.ЛенЗНИИЭП) наблюдения более чем 50 лет).

Как может выглядеть стена по модели 2:
керамзитобетонный блок 200мм ( 1200кг/м3, λБ=0,5 8 ) плюс Теплый камень 100мм (200кг/м3, λБ=0,055). При толщине стены 300мм, теплосопротивление R=0,345+1,82=2,16 м2*°С/Вт.

Этот показатель не ниже, чем для однородной стены из обычного ячеистого бетона в 400мм, рассмотренной выше.
Цена такой стены – меньше. Прочие показатели – на уровне или даже выше, например – теплоинерционность.

Осталось учесть фасадную отделку.
Переутепление стен за последние 10 лет показало следующую проблему. Облицовочный кирпич, служивший раньше верой и правдой, стал разрушаться и отваливаться в стенах из колодцевой кладки, с ватой или пеноплистиролом внутри. Причина оказалось проста: морозостойкость кирпича в 50-75 лет недостаточна в таких конструкциях. Если раньше в отопительный период кирпич намокал, то в ночные заморозки он оставался не замерзшим, благодаря общей теплоинерции стены и пропусканию тепла стеной. А если все-таки и замерзал, то не часто-1-2 раза за отопительный период. Как только кирпич теплоизолировали от внутренней стены, количество переходов через 0°С в один отопительный период увеличилось в десять и более раз. Кирпич честно отрабатывал свои циклы замерзания и оттаивания и разрушался.

Это предсказывал Владимир Геннадьевич Гагарин, профессор, доктор технических наук, заведующий лабораторией строительной теплофизики НИИСФ РААСН:
«…Интерес к облегченным кладкам вновь возрос, когда в нормативной базе, определяющей правила проектирования строительных объектов, произошли изменения в сторону ужесточения требований к теплозащите ограждающих конструкций. Стеновые конструкции в виде слоистых кладок к 1995 году не были доведены до того состояния, которое позволяло бы их надежно эксплуатировать при заданных значениях сопротивления теплопередаче, то есть около 3 м2 • °C/Вт. Тем не менее, сторонникам повышения требований к теплозащите зданий казалось, что их довольно легко можно было приспособить под требования первого, а затем и второго этапа повышения уровня теплозащиты. И когда мы спорили и говорили, что у нас нет подходящих конструкций для выполнения новых требований, то наши оппоненты приводили нам в качестве примера именно эти кладки (колодцевые-прим автора), поскольку считали их практически готовыми для использования…»

Из этого следует, что если облицовочная поверхность в отопительный период будет претерпевать множественные переходы через точку замерзания воды, то эта поверхность должна быть достаточно морозостойкой (более 100 циклов замерзания оттаивания, например штукатурка ЛАЭС – 200 циклов), либо стена должна иметь такое тепловое сопротивление, чтобы температура на внешней поверхности стены не опускалась ниже 0°С (в соответствующие погодные моменты). Но это отдельная большая тема.

Новый СНиП позволяет реализовать новые конструктивы стен и тем самым предотвратить преждевременные разрушения и дорогостоящие ремонты. Ячеистые бетоны (в том числе низкоплотные) – один из таких вариантов.


Как это может выглядеть для коттеджа 200м2 в жизни?

По новому СниП потребление тепла не должно выходить за пределы 29000кВт*ч за отопительный период, или при стоимости 47 коп за 1 кВт*ч (газовое отопление, Белгородская обл), составит 29000*0,47=13630руб (2270 руб в месяц). Через стены теряется от 25 до 40% всего тепла, т.е. 560-900 руб в холодный месяц. Остальное тепло покидает наш дом через вентиляцию, окна, щели, пол и перекрытия. При этом теплосопротивление стены находится в диапазоне R=2,0-2,3 м2*°С/Вт. Кстати, именно в этом диапазоне лежит оптимум затрат на окупаемость утепления стен, если стены не потребуют капремонта через 10-20 лет. С ячеистыми бетонами – точно не потребуют. С ватами и пенопластами – как повезет (из опыта).

Резюмируя вышесказанное можно сделать выводы:

1. • СП 50.13330.2012 "СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий" позволяет обходиться без ват и пенопластов для стеновых конструкций и при этом реально экономить деньги и за тепло и на ремонтах (вернее на их отсутствии);
2. • ячеистые бетоны разных плотностей позволяют получить оптимальную по теплосопротивлению и цене, долговечную и безопасную стеновую конструкцию;
3. • низкоплотные ячеистые бетоны имеют перспективу, как строительная теплоизоляция будущего, позволяя делать стены дешевле, теплее, долговечнее и безопаснее.
   

Объективности ради, можно говорить и о других конструктивах с применением ват и пенополистиролов, но автор сознательно упускает эти варианты, как вызывающие бурную дискуссию относительно экологичности, безопасности и долговечности данных материалов (применительно к холодному климату России).

Структурировано для повышения читабельности
Оформлены ссылки
S.R.