Звоните +7 495 005-74-28 г. Москва, ул. Поварская, 10/1, оф. 401
(схема)

Обратная связь

Ваше имя:*
Ваш E-mail:*
Сообщение:*
CAPTCHA
Введите код с картинки*
Вход / Регистрация
 

Термокомпенсирующие многофункциональные мембраны - новое слово в строительной теплотехнике

21.04.2013

Повышение тепловой защиты зданий и сооружений, как основных потребителей энергии, является важным объектом государственного регулирования в большинстве стран мира.

В новом строительстве все большее распространение получают многослойные конструкции стен с вентилируемыми фасадными системами. Обязательное наличие в таких системах воздушных прослоек, по которым постоянно и интенсивно циркулирует воздух вдоль наружной поверхности утеплителя, негативно влияет на теплозащитные свойства ограждающих конструкций в целом.

Наиболее эффективным способом сохранения теплозащитных свойств ограждающих конструкций является применение паропроницаемых материалов, именуемых в строительстве «мембраны».

Появление этих материалов - настоящий прорыв в области строительной теплотехники.

Они стабилизируют температурно-влажностные режимы в ограждающих конструкциях в нестабильных климатических условиях.

Сегодня уже трудно представить современное здание, построенное без применения мембран. Данные материалы положительно зарекомендовали себя на практике и защищают миллионы домов в разных странах мира.

СВОЙСТВА МЕМБРАН И КОНЦЕПЦИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Основное свойство мембран, применяемых в качестве внешней изоляции, заключается в том, что они обеспечивают резкое сокращение выноса тепла, в результате интенсивной конвекции воздуха вблизи поверхности утеплителя, происходящей вдоль воздушных прослоек вентилируемых фасадных систем.

Они защищают утеплитель от возможного воздействия атмосферных осадков и разрушения, связанного с выветриванием связующего вещества, содержащегося в большинстве видов волокнистых утеплителей.

Мембраны позволяют водяным парам свободно, но медленно диффундировать в указанную воздушную прослойку, одновременно препятствуя инфильтрации и эксфильтрации воздуха через ограждающие конструкции под воздействием теплового и ветрового напора.

Низкий коэффициент влагопроводности мембран создаёт условия для эффективного применения их в качестве подкровельных материалов, главным образом, в конструкциях скатных крыш (см. Рис. №1).

Применение мембран обеспечивает в помещении комфортный и благоприятный микроклимат, характеризующийся наличием свежего воздуха и нормальным температурно-влажностный балансом, а также конструктивную эффективность ограждающих конструкций. Это достигается благодаря тому, что:

водяные пары, насыщающие атмосферу помещения в результате жизнедеятельности человека, в небольших количествах медленно проходят через пароизоляционный слой, не задерживаются в утеплителе, беспрепятственно выходят через мембрану и, не успевая конденсироваться, уносятся в атмосферу потоком воздуха, постоянно циркулирующего в воздушной прослойке;

прекращается внутренняя фильтрация и нормализуется воздухообмен через ограждения.

В результате обеспечивается отсутствие:

В зимний период: 

  • намерзания льда на внешней поверхности и внутри ограждающих конструкций;
  • следов промерзания, конденсации влаги, образования грибковых колоний и др. на внутренней поверхности ограждений.

В летний период: 

  • накопления влаги внутри конструкций при интенсивном кондиционировании в жаркое время;
  • «парникового эффекта» внутри помещения.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МЕМБРАН

На сегодняшний день на рынке широко представлены различные по названиям и по происхождению мембраны, которые условно можно разделить на четыре основных типа: а. микроперфорированные; б. микропористые; в. композитные; г. термокомпенсирующие.

Микроперфорированные мембраны (тип а) первыми появились на нашем рынке. В них выход водяного пара осуществляется через микроотверстия (см. Рис. №2).

Позднее появились микропористые мембраны (тип б). В них выход водяного пара происходит из микропор значительно меньших размеров, чем микроотверстия (см. Рис. №3).


В последнее время на российском рынке появились различные по составу композитные мембраны (тип в), представляющие собой многослойные комбинации а и б.

Микроперфорированные мембраны (тип а) отличаются высокой паропроницаемостью, но относительно низкими гидроизоляционными свойствами, что обуславливает эффективность их применения в качестве внешней изоляции. Кроме того, обладая водоотталкивающими свойствами, при применении в качестве подкровельного материала, при правильно выполненной гидроизоляции, они способны предохранять утеплитель от случайного проникновения влаги.

Микропористые мембраны (тип б) наоборот обладают хорошими гидроизолирующими качествами, но очень низкой паропроницаемостью. С учётом того, что мембраны не могут и не должны заменять гидроизоляционные материалы и ветрозащитные фасадные конструкции, излишне высокое сопротивление паропроницанию микропористых мембран - свойство скорее негативное, чем позитивное. Поэтому этот тип мембран, а также композитные (тип в), содержащие в своём составе микропористые составляющие (тип б), с точки зрения некоторых специалистов не могут применяться в качестве внешней пароизоляции, и, главное, в качестве защиты основного утеплителя. Они весьма эффективны в качестве подкровельных материалов. Причём, если эти материалы применяются в конструкции крыш, то между ними и утеплителем должны быть устроены вентилируемые воздушные прослойки, а утеплитель, при этом, должен быть обязательно защищён микроперфорированной мембраной (тип а).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕМБРАН

Ещё в 1925 году выдающимся советским учёным одним из основоположников науки «Строительная теплотехника» профессором Мачинским В.Д. расчётным и экспериментальным путём было доказано, что наличие больших воздушных прослоек, в особенности связанных с наружным воздухом, крайне негативно сказывается на теплозащитных свойствах ограждающих конструкций в целом. Он рассматривал воздушные прослойки, как воздушные каналы, через одну сторону которых теплота от внутреннего воздуха поступает, а через другую сторону отдаётся наружному воздуху. Расчёты проф. Мачинского В.Д., основанные на фундаментальных законах аэродинамики, доказывают, что воздух, проходя через прослойку в ограждении, отнимает теплоту, увеличивая теплоотдачу ограждения в целом. Это приводит к значительному понижению температуры и давления в непосредственной близости к утеплителю, повышению коэффициента теплопередачи и весьма ощутимому снижению термического сопротивления таких конструкций, даже при малых скоростях движения воздуха внутри этой прослойки.

Опубликованные отчёты американских учёных и специалистов о проведённых фундаментальных исследованиях влияния воздушных потоков в вентилируемых фасадных системах на теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий различных категорий и назначения подтверждают расчёты и эксперименты советского учёного. Из приведённых в этих отчётах данных ясно следует, что:

в связи с интенсивной циркуляцией воздуха внутри воздушных прослоек вблизи утеплителя сопротивление теплопередаче ограждающей конструкций (R0) может снизиться до уровня, равного 35-40% от расчётных (ожидаемых) значений;

при уровне снижения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций на 60% за счёт конвекционного выноса тепла расходы на теплоснабжение могут повышаться до 40%;

применение мембран в качестве защитного барьера, установленного между утеплителем и воздушной прослойкой, позволяет добиться фактического снижения сопротивления теплопередаче этих конструкций не более, чем на 6-10% по сравнению с расчётными (ожидаемым) и нормируемыми показателями R0, а также минимизировать потери расходов на теплоснабжение и повысить долговечность теплоизоляции;

применение мембран значительно повышает эффективность положительного влияния вентилируемых фасадных систем на процесс ускорения удаления влаги из ограждающих конструкций и на нормализацию микроклимата внутри зданий.

Однако все мембраны типов а, б и в, даже самые дорогие и продвинутые в технологическом отношении, как зарубежного, так и отечественного производства являются пассивными с точки зрения строительной теплотехники. В связи с тем, что они не обладают никакими теплоизоляционными свойствами, их применение сводится лишь к уменьшению в той или иной степени потерь теплозащитных свойств ограждающими конструкциями. Поэтому при любых, даже самых совершенных типах этих мембран достигнуть 100%-го уровня расчётного (ожидаемого) сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции невозможно, также как, в соответствии со вторым законом термодинамики, невозможно создать «вечный двигатель второго рода, т.е. двигатель, имеющий КПД = 1»

ТЕРМОКОМПЕНСИРУЮЩИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МЕМБРАНЫ

Термокомпенсирующие мембраны (тип г) - это новейший тип мембран, обладающий, наряду со всеми лучшими свойствами мембран а, б и в типов, собственным существенным сопротивлением теплопередаче. Это качество термокомпенсирующих мембран позволяет не только стабилизировать температурно-влажностный режим в ограждающих конструкциях и полностью (на 100%) компенсировать потерю ими теплозащитных свойств от негативного влияния конвекции воздуха в воздушных прослойках вентилируемых фасадных систем, но, при определённых условиях, даже повышать фактические значения сопротивлений теплопередаче ограждений по отношению к их расчётным (ожидаемым) показателям на 5-10%.

Ни одна из существующих мембран, не способна ничего прибавить к расчётному (ожидаемому) сопротивлению теплопередаче ограждающей конструкции, т.к. толщина их микроскопическая. И в этом отношении ни одна из них не может конкурировать с термокомпенсирующими мембранами.

Применение термокомпенсирующих мембран в умеренных с точки зрения отопительного периода климатических зонах (например: в Москве, в Санкт-Петербурге, во всех городах Европы, США и Канады) может увеличить фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (Rф0), в сравнении с ее расчетным (ожидаемым) значением (R0), минимум на 5-7%, т.е.:

Rф0 = (1,05..1,07)R0


Применение термокомпенсирующих мембран позволяет:

  • не только сберечь затраты на теплоснабжение, но и существенно их сократить в абсолютных значениях, тем самым значительно повысив общую эффективность отопительных систем и здания в целом;
  • создать резерв теплозащитных свойств ограждающих конструкций на случай непредвиденного, аномального, снижения температуры в течение отопительного периода или повышения «жёсткости» погоды (сильный мороз + сильный ветер);
  • в постоянно меняющихся климатических условиях, придать относительную стабильность нестационарным режимам температурно-влажностных обменных процессов, происходящих между искусственным микроклиматом, созданным внутри здания, и естественной наружной климатической средой, в которой данное здание территориально располагается;
  • осуществить давнюю мечту многих поколений учёных и строителей о максимальном использовании уникальных теплоизолирующих свойств воздуха в спокойном состоянии (λв=0,022-0,024 Вт/м•К), содержащегося в ограждающих конструкциях, в особенности, внутри волокнистых теплоизоляционных материалах; 
  • свести к нулю негативное влияние вентилируемых фасадных систем на теплозащитные свойства ограждающих конструкций, связанное с конвекционным выносом тепла и разрушением структуры наиболее эффективных волокнистых утеплителей всех типов, в связи с выветриванием входящих в их состав связующих веществ, восходящими потоками воздуха;
  • максимально повысить эффективность вентилируемых фасадных систем, а также микропористых мембран в составе кровельных систем в качестве «подкровельных» гидроизолирующих слоёв.

Комментируя утверждение об экономии затрат на теплоснабжение, на основании упомянутых результатов исследований специалистов из США, можно составить приблизительную зависимость между затратами на дополнительное теплоснабжение и снижением сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, которую легко выразить простой эмпирической формулой:

ΔS=2/3 ΔRср0, где

ΔS – уменьшение или увеличение затрат на теплоснабжение (в %);

ΔRср0 – среднее уменьшение или увеличение сопротивление теплопередаче (в %).


Отсюда получаем, что применение термокомпенсирующих мембран позволяет экономить затраты на теплоснабжение в размере до 4%:

ΔS = 2/3 ΔRср0 = 2/3 (1,05+1,07) 100% / 2 = 4%


Термокомпенсирующая мембрана представляет собой рулонный материал толщиной 14 мм, состоящий из 2-х слоёв специального микроперфорированного нетканого полипропилена Lutrasil® производства фирмы Freudenberg (Германия), между которыми располагается плотное иглопрошивное полотно из супертонкого стекловолокна.

Использование термокомпенсирующих мембран в качестве защитного паропроницаемого барьера между утеплителем и вентилируемой воздушной прослойкой в любой фасадной системе стабилизирует тепловые процессы в конструкции и практически предотвращает конвекционный вынос тепла из здания. При этом основной утеплитель, несмотря на негативное влияние вентилируемой воздушной прослойки, практически не теряет своих теплозащитных свойств, сохраняя их на уровне не менее:

R = 0,94R, где

R – фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции при конвекционном выносе тепла со скоростью V=-4 м/с;

R ≥Rreq – расчетное (ожидаемое) сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции;

Rreq – нормируемое (требуемое) сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции (см. СНиП 23-02-2003)