Външни топлоизолационни системи

изисквания и материали

Външната топлоизолационна система се поставя на външните фасадни стени на сградата. Тя представлява многопластова конструкция, в която основна роля изпълнява топлоизолационният материал с необходимата дебелина – плочи от минерална вата или фасаден стиропор (EPS). Едновременно със стените се изолират и всички „топлинни мостове”, намиращи се по фасадните стоманобетонни елементи на сградите - пояси, трегери, колони, балкони и др. През последните топлината изтича особено интензивно. Поставената отвън изолация повишава температурната стабилност на сградата. Използва се способността на масивните строителни материали да акумулират топлина. Така през зимата и през лятото се поддържа равномерна температура в помещенията, без резки колебания надолу или нагоре, т.е. подобрява се термостабилността на помещенията, което е благоприятно за здравето на хората. Малките температурни колебания са един от факторите, които определят зоната на благоразположение, в която човек се чувства най-комфортно, работоспособността му е оптимална, а микроклиматът е най-здравословен. Тази зона обхваща температури на въздуха 19–22°С и относителна влажност 40–60%.

Едно от съществените изисквания към всички материали, които участват в изграждането на топлоизолационната система на външните стени, е способността им да позволяват свободно преминаване на водните пари, т.е. стените да могат да „дишат“. Тoплоизолационните материали осъществяват отвеждането на влагата извън помещенията и предотвратяват появата на мухъл и плесени. Това се отнася за топлоизолациионните плочи, за лепилото използвано за лепене и шпакловка, за грунда и външната мазилка.

Елементи на външната топлоизолационна система
Съвременните системи за външна топлоизолация представляват специални конструкции от различни материали, които осигуряват защита от студ/топлина. Основният им елемент е топлоизолационният материал - минерална вата или фасаден стиропор. Същевременно типичните топлоизолационни материали са крехки, нестабилни и трябва да се вземат мерки за тяхната защита. Затова се изграждат многопластови конструкции. Останалите помощни елементи на системата за външна изолация са: грунд, лепило за лепене и шпакловка, армировъчна мрежа, специални дюбели, ъглови профили. Тънкослойната мазилка, която се полага върху топлоизолацинния материал, има декоративно-защитни функции. Последната защитава топлоизолацията, зидарията и сградата от дъжд, сняг и други атмосферни условия. Всички тези елементи на външната топлоизолационна система са взаимозависими, т.е. те трябва да „работят“ в продължителен период от време оптимално заедно. Това означава да се разширяват и свиват еднакво, за да не възникват термични напрежения помежду им, водещи до образуване на пукнатини, да имат максимално висока адхезия един към друг. Само по този начин, системата може да е устойчива на натоварване и атмосферни влияния продължително време. Гарантирано качество и дълготрайност може да има единствено система, създадена от един производител с подбрани от самия него материали, които са произведени така, че да бъдат ефективни в своето предназначение.

Нормативни изисквания
В Наредбата за изменение и допълнение на Наредба № 7 от 2004г. за енергийна ефективност, топлосъхранение и икономия на енергия в сгради, обнародвана на 14.04.2015г., са посочени минималните изисквания към енергийните характеристики на сградите, изразени с числени стойности. С наредбата се въвеждат скали на класовете по енергопотребление за жилищни сгради и за сгради за обществено обслужване, включително за детски градини, медицински центрове, спортни сгради. Класификацията се осъществява въз основа на интегрирания показател „специфичен годишен разход на първична енергия“. Например, ако проектната консумация на нова жилищна сграда е между 48 и 95kWh/m² първична енергия годишно, тя ще се причисли към клас „А”. По този начин потребителите лесно ще могат да сравняват енергийните характеристики на различни обекти. Скалите на класовете не се прилагат при сгради с разгъната застроена площ до 250m².

Нормативно е прието изискването от 15.07.2015г. за минимална стойност на коефициента на топлопреминаване през външни стени - при отопляеми помещения да бъде 0,28 W/m²K. Коефициентът на топлопреминаване – U (W/m²K) отчита не само характеристиките на отделните материали, съставящи строителната конструкция, но и дебелината на съответните пластове. Това означава, че, например, върху тухли четворки и широчина на зида от 25cm, за удовлетворяване на актуалните към момента изисквания, трябва да се постави топлоизолация от експандиран полистирол – EPS, или каменна вата с минимална дебелина 11–12cm.

Разумният подход е изпълнението на всяка външна топлоизолационна система да става въз основа на технически проект и спазване на референтните стойности, заложени в Наредба №7.

Съвременни топлоизолационни материали
Във външните топлоизолационни системи намират приложение трите основни вида съвременни топлоизолационни материали - минерална вата, експандиран пенополистирол (EPS), екструдиран пенополистирол - XPS.

Минералната вата и изделията от нея са много добър изолатор на топлината и имат сравнително добро съотношение топлоизолационни качества/цена. Коефициентът на топлопроводност е 0,044–0,052W/(mK). 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 1,2m широчина и дължина 20m. Най-често дебелината им е 5cm. Обемната маса на дюшеците от минерална вата варира в границите 10–150kg/m³, като по-леките имат и по-добри топлоизолационни свойства. Някои производители предлагат дюшеци от минерална вата, едностранно каширани с алуминиево фолио, което гарантира 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 6-9cm.

Необходимо е да се знае, че изделията от стъклена вата с обемна маса 10-35kg/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 35-150kg/m³.

Експандираният пенополистирол (EPS) е един от най-добрите и най-често използвани топлоизолационни материали в строителството на обществени сгради. Произвежда се от зърна полистирол, които, смесени със съответните експандиращи вещества (пентан), се превръщат в лесно формоваща се пяна, от която се изготвят топлоизолационни плочи, платна, профили и опаковъчни форми. При експандирането се получава дребнозърнеста микропореста решетка от малки видими сфери пенополистирол, с различна плътност и добра свързаност. Плътността варира в границите 10-30kg/m³, а съответната носимоспособност е приблизително 100-400кРа, като при по-голяма плътност топлоизолационната плоча ще бъде по-корава. Коефициентът на топлопроводимост е основният показател за оценка на изолационните възможности. При EPS стойността му зависи именно от структурата на микропорите и плътността на материала. Той се изменя в диапазона 0,030-0,045W/m.°С, като долната граница означава намалена топлопроводимост и увеличен топлоизолационен капацитет и обратно. Тези показатели зависят от количеството въздух, затворен в клетките на пенополистирола над 90% от обема на материала, както и от големината и подреждането на самите клетки. EPS е хидрофобен материал и е устойчив на физичното и химичното действие на водата. Но в ситуациите, когато е в контакт с напорна вода или водна пара под налягане, е възможно водонапълване на порите, т.е замяната на въздуха в тях с вода. Това води до значителна загуба на топлоизолационните качества на материала поради по-високия коефициент на топлопроводимост на водата. Експандираният пенополистирол притежава известна шумо- и удароустойчивост, но е далеч от възможностите за звукоизолация, които предлагат минералните вати. Той запазва физичните си свойства непроменени за период от 15-20 години при експлоатационни температури от -20°С до +50°С и циклично замразяване и размразяване. Като органичен полимер EPS е сравнително леснозапалим и макар да има свойството да се гаси, при полагането му трябва да се предвиди необходимата минимална огнезащита. Що се отнася до химическите свойства той има добра устойчивост на влиянието на водни разтвори на соли и алкалоиди, но е несъвместим с повечето органични разтворители. Важно свойство на EPS е, че той подлежи на рециклиране. Освен това, в експлоатационни условия не отделя вредни вещества, което го прави екологично безопасен.

Плочи от експандиран пенополистирол се предлагат от много фирми на българския строителен пазар и има възможност за избор между продукти с различни свойства за задоволяване на съответните строителни нужди. EPS е най-широко използван при изпълнение на топлоизолации на стени, защото, поради добрата си паропроницаемост, осигурява “дишане” на помещенията в сградите. Много често се използва и при изолиране на топли покриви, заради добрата си механична устойчивост. Намира приложение и за частично изолиране на фасади с покриване само на топлинните мостове. Асортиментът от изолационни плочи от EPS включва изключително разнообразие от размери и дебелини, като за осигуряване на необходимата топлоизолация в повечето случаи е достатъчен самостоятелен слой с дебелина от 40-50mm до 100mm, в зависимост от дебелината и градивния материал на изолираната стена. EPS-плоскости се използват и за междинен слой в двойни стени.

Екструдираният пенополистирол (XPS) се произвежда от полистиролови гранули, но по метода на екструдирането. Екструдирането е получаване на пенеста структура от полистиролните зърна, смесени с пенообразуватели и други добавки, чрез пресоване и прилагане на механично налягане и високи температури до получаване на вискозна течност. От нея при охлаждане се изтеглят и формоват крайните продукти. В резултат се получават плочи от XPS с микрозърнеста микропореста структура от затворени сферични клетки при значителна плътност и якост на материала-съответно 25-40kg/m³ и 200-500кРа. Коефициентът се движи в границите 0,029-0,040W/m.°С. Затворената решетка от микропори и гладката хидрофобна повърхност гарантират практическата водо- и паронепропускливост на плочите от XPS. Звукоизолационните качества са много близки до тези на EPS. Експлоатационният температурен диапазон е разширен, като е възможна работа на материала и при температури под -40°С и над 60°С. Невъзможността за навлизане на вода в клетките и порите на материала осигурява отлична мразоустойчивост и запазване на вътрешните връзки в структурата му. Очевидно е, че екструдираният пенополистирол предлага по-добри механични и топлотехнически качества в сравнение с експандирания, но това определя и значителната разлика в стойността на двата материала.

Благодарение на включените инхибиращи добавки, XPS е труднозапалим и самогасим. Но все пак, поради органичната си същност, не може да се излага на открит огън и за тази цел е необходимо да се предвиди минимална огнезащита, например покритие от гипсокартон или друг материал. Екструдираният пенополистирол, както експандираният, притежава значителна химическа устойчивост и не реагира с разтвори на повечето неорганични киселини, основи и соли, включително строителните минерални разтвори. Но задължително трябва да се избягва контакт с петролни продукти, ароматни алкохоли и полиестерни смоли. Освен това не благоприятства развитието на микроорганизми и е устойчив на съдържащите се в почвата агресивни органични и неорганични вещества. Това го прави идеален за изпълнение на подпочвени външни топлоизолации. При продължително излагане на слънчева светлина е възможно увреждане на повърхността, вследствие на вредното въздействие на ултравиолетовото лъчение. Необходимо е осигуряване на слънчева защита на материала при по-дълго складиране на открито.

Екструдираният пенополистирол също се предлага във вид на плочи с различни размери и стандартни дебелини от 20 до 120mm, като при някои фирми, по заявка на клиента, могат да се осигурят и други дебелини. Сферата му на приложение включва изпълнението на тежконатоварени топлоизолации на фундаменти, плаващи подове и тежки покриви. Това се обуславя от високата механична якост и водоустойчивостта му. Неподатливостта му на разграждащите почвени агенти, позволява непосредствен контакт с почвените пластове без необходимост от предпазно хидроизолационно покритие.

Водонепропускливостта на XPS е основното му предимство при изпълнение на подземни топлоизолации - на фундаменти и сутеренни стени, мокри помещения и индустриални подове. XPS е един от малкото материали, които могат да се използват при изпълнението на изолация на плоски покривни тераси, както и стените в областта на цокъла. При такова решение той осигурява много добра защита на хидроизолацията от слънчева радиация и ефективно топлоизолиране.

Рационалното комбиниране на EPS и XPS, в съчетание с техните безспорни топлоизолационни качества, е предпоставка за сигурното изолиране на сградата по отношение на топлообмена с околната среда. Неслучайно водещи европейски фирми за строителни материали, които произвеждат и двата вида топлоизолационни материали, в системите си за изолация на външни стени, използват изключително пенополистирол.

Технология за изпълнение на топлоизолационната система
В преобладаващия брой случаи външната топлоизолационна система се изпълнява при следване на определена технологична схема, за да се гарантира качество на изпълнението, дълготрайност на продукта и ефективност. При полагането на всички топлоизолационни системи, обаче, има някои общи правила, които не бива да бъдат пренебрегвани, а именно основата трябва да е здрава, без пукнатини, суха, без прах и други замърсявания, разбъркването на лепилно-шпакловъчните покрития да се осъществява с механични бъркалки, температурните условия трябва да бъдат в диапазона 5-25°С.

Технологията за изграждане на външна топлоизолация включва извършване на основни операции, като залепване на топлоизолационните плочи с лепило, полагане на армирана със стъкловлакнеста мрежа шпакловка, грундиране на изсъхналата шпакловка, полагане на тънкослойна декоративна мазилка.

Плочите от EPS или минерална вата се залепват със специализирано 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 тя 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, като є 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. При по-големи по площ фасади е необходимо да се оставят и деформационни фуги за компенсиране на термичните разширения. За тях също се използват специални профили.