В категории: Брой 3-4/2003, Ремонти, Строителство, Топлоизолация

Топлоизолация на външни стени

Георги Балански

След плащането на солените сметки за отопление през зимата, едва ли има някой, който да нехае за това, колко му е струвало отоплението и как може да ограничи до минимум топлинните загуби в бъдеще. Резерви за това има предостатъчно, защото според различни източници около 80% от потреблението на енергия в дома се пада именно на отоплението. Проблемът с икономията на енергия стои особено остро в твърде изостаналите в тази област страни, сред които несъмнено е и нашата. Опосканата ни държава е отлична илюстрация на поговорката, че най-бедните са и най-разточителни, защото не умеят да ценят парите, докато богатите, затова са богати, защото цепят стотинката надве.

В продължение на десетилетия управниците ни подминаваха необходимостта от топлинна изолация на сградите. Парадоксално е, че строените преди Втората световна война жилища имат по-добра изолация от „модерното” строителство след това. Една от причините за този парадокс са приетите през 1956 г. строителни норми, с които за икономия на печена глина дебелината на външните тухлени стени е била намалена от 38 на 25 cm. А след това ни връхлетя и модата на бетонните панелни гета.

Според предварителни разчети на Министерството на регионалното развитие и благоустройството (МРРБ) от средата на миналата година (2002 г.) за саниране и топлоизолация на около 60 % от жилищата в страната ще са необходими около 10–15 милиарда лева. Тези разчети са били направени при оценка на разходите средно 100–120 долара на кв. м. жилищна площ, колкото представлява горе-долу половината от цената на ново, модерно построено и топлоизолирано жилище. Като схема за осигуряване на средствата се предвиждат нисколихвени кредити и финансиране от собствениците на жилищата. Общият брой на едропанелните жилища в България, които се нуждаят от рехабилитация в следващите 5 години, е около 750 000.

Няма да коментираме изпълнимостта на тези държавнически намерения, още повече че цитираният документ на МРРБ очертава перспективата за поредното „светло бъдеще”, защото, както го разбираме, изцяло се разчита гражданите да си бръкнат в джоба и повторно да си купят жилищата, които държавата навремето им е продала като истински. Засега липсва и помен от някакви данъчни и други икономически облекчения и стимули, които държавната администрация, ако си бе на мястото, трябваше вече ясно да определи. Както го правят в добре уредените западни държави.

Следователно за пореден път трябва да констатираме общовалидната стойност на знаменитото заключение на Илф и Петров, че спасението на удавниците е в ръцете на самите давещи се. Налага се по подобие на барон фон Мюнхаузен да се самоизтегляме с косите си без опорна точка от блатото, в което сме натикани.

Всъщност задачата далеч не е толкова неизпълнима, защото, даже и по многоетажни сгради в центъра на столицата, вече плъзнаха алпинисти, преквалифицирали се на строители, да лепят и коват топлоизолационни плочи. Поставянето на топлоизолация е още по-лесна работа при ниски дву- и триетажни фамилни сгради, още повече че тук всяко семейство точно знае колко плаща за собственото си отопление, без да се притеснява от разпределение на общи части, от съседи с изключено отопление и т.н.

Като коментар на министерските оценки ще добавим още, че в посочените суми очевидно е включена и подмяната на всички инсталации и кой знае какво още, защото добра топлоизолация може да се направи и на цена под 40 лв./m². (БР към септември 2011 – при дебелина на топлоизолационните плочи EPS-F min 8 cm и полимерна мазилка).

Темата за икономията на енергия, явно, е непреходна и тази статия е продължение от публикациите: „Топлоизолация на прага на зимата” (НС 10/2002) и „Топлоизолационни материали” (НС 11–12/2002).

В първата статия детайлно са разгледани причините за избор на външна или вътрешна топлоизолация, а във втората – основните топлоизолационни материали с техните физически и топлотехнически характеристики. На пазара вече се предлагат всички материали, необходими за изграждане на цялостни, завършени топлоизолационни системи. Специално подчертаваме това, защото за добрата топлоизолация съвсем не е достатъчно да се избере подходящият топлоизолационен материал. Необходими са още немалко крепежни елементи, грундове, шпакловки, армировъчни мрежи, декоративни мазилки, защитни метални или пластмасови профили.

Като начало още веднъж ще отговорим в резюме на първия основен въпрос: вътрешна или външна топлоизолация на фасадните стени. Еднозначният отговор е външна топлоизолация. Тя винаги се предпочита при ново строителство. Същото важи и за саниране на вече съществуващи сгради, освен в случаите, когато по технически или други причини е абсолютно невъзможно полагането на изолацията да стане от външната страна на стените.

Това е така, защото:

◊ Когато изолацията е положена откъм външната страна, стените акумулират значително количество топлина и така спомагат за по-голямата термостабилност, т.е. поддържане на температура с минимални колебания в помещенията. Това се отнася не само за зимата, а и за летните горещини, когато изолацията предпазва вътрешността на сградата от прегряване. В този случай помещенията се затоплят малко по-бавно, но за сметка на това топлината се задържа за по-дълго след изключване на отоплението.

◊ Едновременно се решава и проблемът с топлинните мостове, защото външната топлоизолация изцяло покрива външната повърхност на бетонните елементи – колони, пояси и греди. Това обаче не означава, че на тези места не бива да се поставя усилена топлоизолация, защото бетонът е много по-добър проводник на топлината, отколкото тухленият зид.

◊ Благодарение на поставената отвън топлоизолация температурите в зида (тухлите и мазилката) при отопляема сграда остават положителни и при ниски външни температури. Така се предотвратява замръзване на съдържащата се влага. Това от своя страна причинява силно нарастване на топлинните загуби, съпроводено с механично разрушаване на материала.

◊ Външните стени трябва „да дишат”, което позволява тяхното непрестанно изсушаване и оказва благоприятно въздействие за поддържане на по-равномерен и здравословна влажност на въздуха в помещенията.

◊ Външната топлоизолация предоставя допълнителна защита на стените срещу атмосферните въздействия – дъжд, ветрове, слънчева радиация.

◊ Полезният обем на помещенията не се намалява за сметка на дебелината на топлоизолацията. Освен това при външните топлоизолации изборът на материали и решения за покриване и защита на изолационния пласт е по-голям.

Когато става дума пък за топлоизолиране на сравнително ниска дву-триетажна къща, изборът е още по-категоричен за външна топлоизолация. Вече не представлява никакъв проблем купуването или ползването под наем на леко, подвижно алуминиево скеле. Така например фирма „Одисей 96” продава или предлага под наем скелета на немската фирма Zarges с работна височина до 10 m, които се сглобяват за броени минути и предлагат всичко необходимо за удобна и най-вече сигурна работа.

Поставянето на външна топлоизолация на практика не се отразява на живота в сградата, в нея не се извършва строителство и не се внасят строителни материали.

Значително по-дискусионен е въпросът кой топлоизолационен материал е най-подходящ за външни изолации, защото тук се намесват много силни финансови интереси на фирмите, които ги предлагат. Логично е всеки производител или вносител със зъби и нокти да защитава своя продукт, като подчертава само предимствата му и изтъква единствено недостатъците на конкурентните материали. Външните стени поемат най-големия обем от изолационните работи и съответно на тях се пада и основната част от направените разходи за строителя. Или иначе казано – печалбата за търговци и производители. Затова е добре по-внимателно да проучим опита на държавите, които са далеч пред нас в тази област.

При външни изолации намират приложение и трите основни вида основни топлоизолационни материали и изделията от тях:

◊ Минерална вата. Тя и изделията от нея са много добър изолатор на топлината и имат сравнително добро съотношение „топлоизолационни качества/цена”. Коефициентът на топлопроводност е λ = 0,044–0,052 W/(m K). Материалът не гние, устойчив е на студ и на топлина, има ниска хигроскопичност, не гори и не го нападат гризачи. Предлагат се два вида минерална вата – каменна и стъклена, които малко се различават по своите топлотехнически и физически параметри. От минерална вата се произвеждат различни изолационни изделия, като най-често се използват дюшеци (рула) и плочи. Рулата имат размери, примерно 0,5 или 1,2 m широчина и дължина 20 m. Най-често дебелината им е 5 cm. Обемната маса на дюшеците от минерална вата варира в границите 10–150 kg/m³, като по-леките имат и по-добри топлоизолационни свойства. Някои производители предлагат дюшеци от минерална вата, едностранно каширани с алуминиево фолио – отлична пароизолация.

За изолация на стени се използват плочи от каменна вата, пропита с водоотблъскващи смоли. Те се делят на групи според обемната им маса и съответно по твърдост. Колкото обемната им маса е по-голяма, толкова са по-здрави. Някои производители произвеждат плочи с нееднаква напречна плътност, а повърхността на плочите се обработва със специални минерални масла, които ги правят напълно хидрофобни. За изолация на външни стени се използват плочи с дебелина 6–9 cm.

Цените на минералната вата силно варират, най-вече в зависимост от материали и вида на изделията, респективно техните приложения, и производителя. Така например плочи с обемна маса 50 kg/m³, предназначени за проветрявана изолация или за поставяне между два тухлени зида (сандвичева конструкция), струват около 6 лв./m². Хидрофобизирани плочи с обемна маса 110-150 kg/m³, подходящи за изолация, върху която директно се полага мазилка, вече струват 18 лв./m². Цените са за дебелина на изолационния материал 6 cm и са с включен ДДС. Тези цени са за продукти на водещ в света производител, докато вносители от други фирми предлагат сходни изделия при доста по-ниски, до около два пъти, цени.

Необходимо е да се знае, че изделията от стъклена вата с обемна маса 10-35 kg/m³ са подходящи за проветряеми изолационни конструкции, докато за изолации, върху които директно се нанася мазилка, се използват полутвърди или твърди плочи от каменна вата с обемна маса 35-150 kg/m³

◊ Експандиран полистирол (EPS-F). Това е един от най-добрите и най-често използвани топлоизолационни материали. Произвежда се чрез експандиране на полистиролни гранули при висока температура. Има много добър коефициент на топлопроводност λ = 0,039–0,041 W/(m K). На цвят е бял, има зърниста структура и е много лек – масата му е в границите 15–18 kg/m3. Характерно качество на EPS-F е, че има отворена клетъчна структура, поради което той не е напълно непроницаем срещу преминаване на водни пари през него.

Материалът има известна еластичност, която позволява листовете да прилягат безпроблемно и върху не напълно равни основи, а така също да поемат и термични разширения. За изолация на външни стени се използват специалните плочи EPS-F, които не бива да се бъркат с обикновения стиропор.

Необходима обща дебелина на изолационния пласт е 5–6 cm. Цената на EPS-F при дебелина на листа 6 cm е в границите 5–6 лв.

◊ Екструдираният пенополистирол (XPS) се произвежда от полистиролови гранули, но по метода на екструдирането. В резултат на това той има напълно затворена клетъчна структура, не поема и не пропуска влага, не се рони. Има малко по-добра изолираща способност от експандирания полистирол – коефициентът на топлопроводност е λ = 0,032–0,034 W/(m K). Той е по-здрав механически и издържа на значително натоварване на натиск.

Екструдираният пенополистирол е вносен материал, като всеки производител оцветява своя продукт в различен нюанс – син, зелен, розов, жълт. Съответно на пазара се продава под различни търговски наименования.

Продава се на плочи с различни големини, като типични размери са 250 х 60 cm, 125 x 60 cm. Някои от плочите имат оформени фалцове по кантовете си, по които те се застъпват и прилепват една към друга. Плочите, предназначени за изолация на вътрешни стени и тавани, имат набраздена повърхност за по-лесно захващане на мазилката или шпакловката. За външна изолация дебелината на слоя трябва да бъде 5–6 cm. Цената много зависи от производителя, като при дебелина на плочата 6 cm е около 16 лв./m².

И така, кой от тези три материала е най-подходящ за външна топлоизолация. Отговорът е, че и трите може да се използват за направа на външни топлоизолации, но опитът в европейските държави, например, показва категорично предпочитание към стиропора и плочите от минерална вата. Причината за това е способността на тези материали да пропускат водните пари, т.е. топлоизолацията не пречи на стените „да дишат”. Съдържащата се или попадналата в тях влага постепенно се изпарява в околното пространство без опасност от замръзване през зимата и последващо разрушаване. Това свойство е особено съществен фактор при новопостроени сгради, чиято строителна конструкция съдържа все още много влага. Не случайно водещи европейски фирми за строителни матерали, които произвеждат и двата вида топлоизолационни материали, в системите си за изолация на външни стени използват изключително стиропор.

Екструдираният полистирол (XPS) има напълно затворена клетъчна структура и не пропуска водните пари. По тази причина изолационните плочи спират възможността на стените да „дишат”. Ивици XPS се поставят от външната страна на кофража преди отливане на колоните, гредите и щурцовете. Те са по-подходящи за целта от стиропора, защото имат по-голяма здравина и не се повреждат при полагане на арматурата и изливане на бетоновата смес. Освен това не поглъщат водата от пресния бетон. Плочите екструдиран полистирол (XMS) са незаменими при направа на подови изолации, при изолация на плоски покривни тераси, а така също и за изолация на избените помещения (основите на сградата) и стените в областта на цокъла.

Кои стени трябва да се изолират? За новостроящите се сгради това е задължително, като съвременните европейски, а и български норми, определят горна граница на коефициента на топлопреминаване k = 0,5 W/(m²K). В близко бъдеще целта е тази граница да бъде снижена даже до k = 0,2 W/(m²K). За постигане на коефициент на топлопреминаване k = 0,4 W/(m2 K) дебелината на топлоизолацията с плочи стиропор или минерална вата е 6-8 cm, а за достигане на стойност k = 0,3 W/(m² K) дебелината трябва да се увеличи на 10-12 cm. Топлоизолация с дебелина 12 cm намалява топлинните загуби около 5 пъти (спестява се до 78 % от енергията за отопляване).

Смятаните у нас доскоро за добре изолирани сгради с тухлен зид с дебелина една тухла (25 cm) са много далеч под изискванията. Да не говорим за бетонните панелки. За постигане на съвременните изисквания за топлинна изолация би трябвало да се наредят една до друга (на широчина) поне три тухли-четворки, а стената да стане около 80 cm дебела. При решетестите тухли зидът вече става 90 cm, а при плътните – над 100 cm. Подобни зидове навярно надхвърлят дебелината на бойниците на Хрельовата кула в Рилския манастир и очевидно трябва да се прибегне към помощта на топлоизолационните материали.

Съществуват две основни системи за изпълнение на външна топлоизолация. При ново строителство, макар и с известно оскъпяване, в чужбина често се прилага т.нар. сандвичева система. Външните зидове се състоят от:

◊ Вътрешен зид от блокчета YTNOG или решетести тухли.

◊ Слой топлоизолация от дюшеци минерална вата с дебелина 70-90 mm.

◊ Вентилационна пролука между изолацията и външния зид за проветряване на изолацията и изпаряване на евентуално проникнала влага. За целта във външния зид се оставят вентилационни отвори.

◊ Външен защитен зид от керамични тухли с дебелина 1/2 тухла.

Така на практика се осигурява много добра топлоизолация с използване на евтините дюшеци от минерална вата при гарантиране на изключително сигурна и дълготрайна механична защита на цялата конструкция.

При вече съществуваща сграда поставянето на изолацията може да се оприличи на обличането й със защитен кожух. Основният проблем е покриването и защитата на закрепените върху стената изолационни плочи. В частен случай, при малка вилна сграда с дървена обшивка, проблемът се решава най-лесно. Топлоизолацията може да се постави между вертикално закрепени бичмета. В този случай вместо доста по-скъпите плочи могат да се използват дюшеци от минерална вата. След това върху летвите се наковава обшивката от облицовъчни дъски, плочи, керамични плочки и др.

В преобладаващия брой случаи изолацията се изпълнява по следната схема:

◊ Плочите от EPS-F или минерална вата се залепват с лепило една до друга върху стената. В зависимост от височината на сградата се прилага и допълнително механично укрепване със специални дюбели за изолационни материали.

◊ Върху плочите се нанася тънък пласт специална шпакловъчна смес (лепило). Докато е още прясна върху нея се полага и изпъва стъкловлакнеста мрежа.

◊ Полага се втори пласт шпакловка, докато мрежата бъде изцяло покрита.

◊ Полага се тънък пласт подходяща мазилка – на минерална основа или със свързващо вещество изкуствени смоли – силиконови, силикатни, полимерни.

В долния си край топлоизолацията ляга върху предварително монтирани с дюбели към стената метални профили. Те изпълняват едновременно носещи функции и същевременно затварят изолацията отдолу и й придават завършен вид. Повече внимание и грижи изисква оформянето на ъглите около прозорците и вратите, като за целта се използват специални, предимно пластмасови профили за оформяне и укрепване на ръба (виж НС, 1-2/2003). Освен това при по-големи по площ фасади е необходимо да се оставят и деформационни фуги за компенсиране на термичните разширения. За тях също се произвеждат специални профили.

От всичко изброено дотук може да се направи изводът, че направата на качествена дълготрайна топлоизолация изисква правилен подбор на всички материали, включително сцеплението помежду им и съвместимостта да се полагат един върху друг – лепилото, мрежата, изолационните плочи, грундът и мазилката. Не бива да се забравя също, че така получената композитна многопластова конструкция трябва години наред безпроблемно да устоява на горещина, мраз, дъжд и ветрове, без да се напука и руши.

Затова, според нас, оптималното решение е не да се купуват материали „на парче”, а да се потърси фирма, която предлага цялостни топлоизолационни системи и включва всичко необходимо за нея. Това, заедно с избора на производителя, гарантира постигане на оптимален топлоизолационен ефект и дълготрайна експлоатация на изолацията.

Такива системи се предлагат от няколко реномирани чужди фирми-производители, като тук ще разгледаме няколко типични решения с плочи от минерална вата или стиропор.

Изолация с минерална вата

Използват се плочи от минерална вата с дебелина 60–90 mm и типична големина 1000 х 500 mm. Те имат коефициент на топлопроводност λ= 0,035–0,050 W/(m K). Някои водещи световни фирми произвеждат плочи с т.нар. двойна плътност – външната повърхност е по-твърда и представлява отлична основа за захващане на мазилката и лепилото, а вътрешността е по-мека и това позволява плочата да се деформира по-лесно, за да се компенсират неравностите на зидарията или намиращата се отдолу стара мазилка.

Плочите се закрепват към зида едновременно с лепило и дюбели. Разходът на лепило силно зависи от грапавостта на основата и обикновено е 2–5 kg/m². Механичното закрепване става чрез приковаване със специални дюбели, като броят им зависи от височината на сградата. При сгради с височина до 6 m се използват поне четири дюбела на всеки кв. метър, а при сгради над тази височина (до 20 m) минималният брой на дюбелите се увеличава на шест. Дюбелите закрепват само плочите, без да преминават през армировъчната мрежа, която се полага върху пластмасовите шайби.

Върху така закрепените плочи се нанася слой от шпакловка (лека хидрофобна мазилка), предписана от производителя на системата или на изолационните плочи. Докато пластът е още пресен, върху него се полага и изпъва стъкловлакнеста мрежа от алкално стъкло с тегло 145–180 g/m². Веднага след това се полага и вторият пласт шпакловка, докато мрежата бъде изцяло покрита. Общата дебелина на армирания пласт шпакловка става 6-8 mm. Мрежата се продава на рула и върху стената се полага на успоредно разположени една до друга ивици със застъпване на широчина 10 cm. За постигане на по-голяма твърдост и здравина около ръбовете в краищата на изолацията е желателно на тези места армировъчната мрежа да се поставя в два ката. За оформяне и подсилване на изпъкналите ръбове се използват или универсални защитни профили от алуминиева ламарина, или, за предпочитане, специални пластмасови защитни профили, за които са характерни широките ивици стъкловлакнеста мрежа.

На фигурите са показани и специалните метални профили, които затварят долния край на изолацията. Те задължително трябва да имат капкоотделител за оттичане на дъждовната вода, така че да не се стича по стената под изолацията.

Следващата операция е нанасяне на специална декоративна мазилка. Изборът от такива мазилки е доста голям – силикатни (с калиево водно стъкло), силиконови (със свързващо вещество силиконова смола), полимерни (свързващо вещество изкуствена смола) и др., които се нанасят чрез шпакловане на тънък пласт – 2–4 mm. Важното в случая е да не се подцени и икономиса грундирането, което създава оптимално сцепление между мазилката и основата. Грундът зависи от вида на мазилката и се препоръчва от нейния производител.

Приблизителната цена на материалите за тази топлоизолационна система е около 36–38 лв. с ДДС като в сумата е калкулирана силиконова мазилка.

 

Изолация с плочи EPS-F

Използват се плочи с плътност 15-18 kg/m³ и коефициент на топлопроводност λ = 0,04 W/(m K). Предлагат се плочи с дебелина от 2 до 16 cm, като за външни зидове се препоръчват плочи, дебели 5-7 cm. Размерите им най-често са 100 х 50 cm.

Плочите се лепят и укрепват допълнително със специални пластмасови дюбели за тухли и бетон с дължина 115 mm или 135 mm – до 6 бр. на кв. метър. С назъбен шпахтел се нанася един пласт шпакловка и в нея се потапя армировъчната мрежа. След това шпакловката се заглажда, докато мрежата бъде изцяло покрита. Най-често шпакловката представлява готово прахообразно лепило на циментова основа, което се разбърква с вода и приготовлява на място. Същият материал се използва и за залепване на плочите. Приблизителният разход на лепило за залепване на плочите е 3,5–4,5 kg/m², а за шпакловката – 3 kg/m². Шпакловката се грундира (разход около 0,3 kg/m²) и върху нея се полага декоративна тънкослойна мазилка при разход около 3 kg/m².

Приблизителната сумарна цена на материалите за цялостна топлоизолационна система е 24–30 лв. на кв. метър с ДДС, като разликите се дължат на използваната декоративна мазилка – минерална мазилка при по-евтината и силикатна – при по-скъпата. Цената само на топлоизолацията, без мазилката, е около 18–19 лв./m² с ДДС. Топлоизолацията със стиропор е по-евтина, което се дължи на по-ниската му цена спрямо твърдите плочи от минерална вата.

Цените и при двата вида изолации са пресметнати при изолационни плочи с дебелина 60 mm.

За изолиране на отделни, ограничени по обем места, може да се използва и полиуретанова пяна. Материалът се продава под налягане в метални бутилки (монтажна пяна) и се впръсква на място. Той експандира бързо, като обемът му многократно се увеличава и пяната запълва плътно предоставения й обем. Пенополиуретанът има най-добър коефициент на топлопроводност от всички изолационни материали λ = 0,021 W/(m K), но е и най-скъп, поради което се използва само там, където това наистина е необходимо. При температури по-ниски от +15 °С не бива да се използва. За по-доброто експандиране се нуждае от влага, поради което в кухините предварително се впръсква вода.

Много важно е правилното изолиране на стените около цокъла на сградата, а при ново строителство задължително се изолират основите на сградата и намиращите се на това ниво избени помещения. Най-подходящият за това материал са плочите екструдиран полистирол (XPS). Освен че са отличен топлоизолатор, благодарение на високата си механическа якост те защитават хидроизолацията в областта на цокъла, като я предпазват от повреждане при запълване на изкопа с пръст, която, за съжаление, често съдържа парчета от тухли и други строителни отпадъци.

Накрая си струва още едно допълнение. Добрата топлоизолация на сградата не свършва с изолиране само на външните стени. Същото трябва да се направи задължително за покрива или поне върху пода на таванските помещения. За изолиране на покривната конструкция и таваните най-често се използват дюшеци от минерална вата.

Много съществен принос за намаляване на топлинните загуби може да има подмяната на старите прозорци. Понеже неведнъж сме разглеждали тази тема, тук само ще споменем, че старата дървена дограма с обикновено прозоречно стъкло „не фела”, както би казал Любен Каравеловият герой Хаджи Генчо. Затова трябва да се подмени с модерна пластмасова или дървена със стъклопакети дограма. Такъв ремонт и без това се прави веднъж, а подходящото време настъпва с идването на пролетта.

С тази статия, публикувана в началото на 2003 г., „Направи сам“ полага началото на серия подробно разработени от редакцията на списанието статии за изпълнение на различните видове топлоизолации на сгради. За развитието на материалите и технологиите при изпълнение на топлоизолации може да прочетете още в следните броеве на списанието: