Тёплые стены - тёплый дом

Как бы то ни было, любое выдаваемое отопительными приборами количество тепла может и не иметь сколь-либо положительного эффекта, особенно при температуре на улице значительно ниже нуля.

 

Теплосберегающие свойства стен дома

 

Ведь сколько ни пали топливо, а если дом плохо утеплён (стены, потолок и пол, а также окна и двери), то и толку от этого будет мало. Точнее, эффект будет, но кратковременный.

На самом деле всё достаточно просто. Например, все понимают, что такое закон Архимеда. В полную ванну хоть раз в жизни каждый нырял. Большинству также понятен закон сообщающихся сосудов - на его основе работает простейший строительный уровень. Так и с теплом. Его утечка в двух соприкасающихся объёмах из более нагретой среды в менее нагретую происходит до тех пор, пока температура не уравняется.

Такая теплопередача может быть необходима - так радиатор или печь нагревают воздух внутри дома. А может быть и вредна, как при рассеивании тепла из дома в более холодную окружающую среду. Все ведь понимают, что улицу не нагреешь, рано или поздно дом промёрзнет. Задача же утеплителя и теплоизоляции как комплекса мер именно в затруднении выхода тепла наружу, а не защите от непонятного приходящего холода.

Далее. Разные материалы обладают разной теплопроводностью (способностью передавать тепло). Из житейского опыта известно, что некоторые передают тепло быстрее. Например, даже если на морозе приложить ладонь к поверхности пенопласта, буквально через пару минут можно ощутить тепло. Можно даже подумать, что он греет руку. На самом деле, всё абсолютно наоборот. Греет рука, а пенопласт, благодаря своей крайне низкой теплопроводности, не позволяет этому теплу уходить.

Кусок холодного металла, наоборот, скорее заморозит руку, чем даст себя согреть. Это значит, что теплопроводность металла настолько велика, что скорость отвода тепла значительно превышает его приток к коже. Дерево же вроде и не холодит, и не греет. Теплопроводность у него средняя, что учитывая его конструкционную прочность очень даже неплохо.

Самой низкой теплопроводностью обладают газы. В обычных условиях это воздух. Однако его в чистом виде использовать невозможно. Ветер, то есть воздушный поток другой температуры, только ускоряет утечку тепла от нагретой поверхности в окружающую среду. Вот строительные технологи всех мастей и соревнуются в умении заключать воздух в пустоты и поры различных материалов, тем самым придавая им теплоизоляционные свойства.

Теплопроводность измеряется коэффициентом теплопроводности. Чем меньше коэффициент, тем больше подходит материал для утепления. Так, коэффициент теплопроводности сухой древесины, по разным оценкам, в 4-5 раз меньше, чем тот же показатель для кладки из полнотелого красного кирпича. Поэтому кирпичную кладку толщиной 600 мм вполне заменяет 150 мм стена из бруса. Они примерно эквивалентны по теплопроводности. Стена из современного утеплителя (например, минеральной ваты) может быть ещё в 5 раз тоньше (другое дело, что одного этого не достаточно, важна ещё прочность, несущая способность).

На теплопроводность материалов стен и утеплителей сильно влияет такое явление, как влажность. Вода имеет довольно высокий коэффициент теплопроводности и, когда занимает пустоты, ухудшает теплопроводность материала. К примеру, при намокании минеральной ваты всего на 5%, его изоляционные свойства падают вдвое.

С влагой связан и ещё один аспект, важный для дома. Дело в том, что испарение жидкости требует в несколько раз больше тепла, чем доведение её же до точки кипения. На практике это означает, что сырая стена в процессе высыхания забирает у дома просто огромное количество тепла, а ветер ещё и ускоряет этот процесс. В пересчёте на деньги сырость может «вылиться» в весьма чувствительные добавочные расходы на отопление.

 

Свежий взгляд на теплоизоляцию

Теплопроводность измеряется коэффициентом теплопроводности. Чем меньше коэффициент, тем больше подходит материал для утепления. Стена из современного утеплителя может быть в разы тоньше.

 

Многие тянущиеся к прогрессу доверчивые покупатели уже знают, что миллиметр некоей «нанокраски» удерживает тепло лучше, чем толстый слой самой эффективной на данный момент теплоизоляции. Проверить такие заверения продавцов мешает разве что цена чудо-материала. С одной стороны, если задуматься, законы физики незыблемы и малая толщина самого наикосмического покрытия подобного эффекта создать не может.

Однако подобным материалам уже пару десятилетий. И если бы идея была абсолютно несостоятельной, давно бы себя изжила. А она живёт и развивается, получая хвалебные отзывы и, что важнее, коммерческие контракты. И это на Западе, где деньги считать умеют. Значит, работает материал, иначе бы производителя по судам затаскали. Опять же, массового применения жидко-керамических покрытий тоже не заметно. Могли же за столько-то лет наладить массовый выпуск. Логика подсказывает, что истина ровно посередине.

Что из себя представляет «тёплая краска»? Если рассмотреть её вооруженным взглядом, станут видны микроскопические полые шарики. И хотя модная приставка «нано-» к жидко-керамической теплоизоляции не применима (размер великоват), делу это не мешает. Сегодня даже самый «ленивый» продавец подобных покрытий догадался продвигать свой продукт как идеальную теплоизоляцию. Ведь подавляющее большинство потенциальных потребителей в этом не разбирается.

Чаще всего взятый «с потолка» коэффициент теплопроводности для «тёплых красок» указывается как 0,001 Вт/(м*К). Уже одно это насторожит любого технически подкованного специалиста. Ведь, получается, даже невесомый воздух (0,024) проводит тепло лучше, чем достаточно весомый материал (740 грамм на литр). Уже само это противоречит законам физики. Не чёрными же дырами заполнены эти микросферы.

Примечательно, что у американского «прародителя» подобных покрытий тема теплопроводности в основных технических документах отсутствует в принципе, поскольку материал не позиционируется как утеплитель. Тут всё честно. Хотя, в принципе, требуемый параметр найти несложно, он равен 0,0698 Вт/м*К. Для примера, у минваты, в зависимости от вида 0,035-0,055. То есть такую краску, в принципе, назвать теплоизоляционной можно.

Другое дело, что речь идёт о вдвое худших характеристиках. Но никак не лучших. То есть «впаривая» товар, наши продавцы привирают приблизительно в 100 раз. Ради справедливости нужно отметить, что Штаты также пережили бум «инновационных нанокерамических покрытий». Однако судебная система чётко сработала по искам обманутых потребителей и запретила производителям рекламировать свой товар как теплоизоляцию. А ведь какие радужные перспективы рисовались: помахал кистью - и проблема решена.

Однако материал продаётся на американском рынке и сегодня, но предназначение у него, оказывается, другое. Если это не грубая подделка, то покрытие остаётся уникальным материалом. За счёт микросфер его способность отражать лучистую энергию на порядок выше, чем у других материалов. Причём сверхтонкое теплоотражающее покрытие тем эффективнее, чем больше разница температур разделённых им сред. Поэтому использование такой термоизоляции для высокотемпературных трубопроводов и бойлеров выглядит весьма перспективным.

Но если доля лучевой энергии в общем объёме тепловых потерь мала (строительные конструкции), то и теплоотражающая способность тонкослойного покрытия будет близка к нулю. Использовать его как основной утеплитель бесполезно. Конечно, краску можно нанести в десяток и более слоёв. Однако на порядок меньше затрат потребуют «традиционные» утеплители.

Действительно целесообразно использовать тонкослойную термоизоляцию для защиты холодных труб. Это способно поднять температуру поверхности трубы, предотвратив тем самым выпадение конденсата. В южных районах нанесённое на стены и крыши зданий подобное покрытие понижает нагрев помещений. Возможно использование «тёплой краски» и для дополнительной теплоизоляции оконных откосов, швов и стыков.

Иногда, кстати, такие поверхности проблематично утеплить как-то по-другому, особенно в труднодоступных местах. Жидкая теплоизоляция не имеет швов и соединений, что исключает возникновение «мостиков холода». Высокий показатель адгезии (отлично прилипает к металлу, бетону, кирпичу, дереву, пластику, стеклу) позволяет полностью изолировать любую конструкцию от доступа воды и воздуха, устраняя тем самым и возможность коррозии.

 

Незнакомый знакомый пенопласт

Ещё один привычный материал, за счёт доступности широко используемый в качестве бюджетного варианта теплоизоляции различных построек, требует особого к себе внимания. Это пенопласт, или пенополистирол низкой плотности (в среднем 17 кг/м³). Сведения о свойствах, приводимые в рекламных публикациях, часто сильно преувеличивают прогнозируемые сроки службы пенополистирола и не соответствуют реальной экологической и пожарной безопасности материала.

Необходимо отметить, что теплоизоляционные свойства пенопласта в момент испытаний после изготовления очень неплохие. Но тут все достоинства и заканчиваются. Но когда речь идёт о жилье и таком строительном материале, с которым человеку предстоит общаться ежесуточно много часов в течение десятилетий, одних только, даже самых высоких теплосберегающих свойств, слишком мало. У пенополистирола есть три неотъемлемых отрицательных свойства, исходящих из его природы, к которым надо относиться очень осторожно, с пониманием этих процессов. Во-первых, это пожарная опасность. Во-вторых, это недолговечность. В-третьих, это экологическая небезопасность.

На практике проблема пожарной опасности пенополистирола обычно рассматривается с двух точек зрения: опасности самого горения и опасности продуктов термического разложения материала. Основным поражающим фактором пожаров являются именно продукты горения. Например, приводится ряд примеров пожаров в жилых домах со смертельными исходами. Парадокс в том, что сами возгорания происходят в квартирах двумя этажами выше или ниже. Причиной трагедий является токсичный дым.

Но и в отсутствии очага возгорания пенопласт далеко не безобиден. Независимо от условий производства, монтажа и эксплуатации материал выделяет в окружающую среду до 25 ядовитых соединений, концентрация которых в жилых помещениях в отдельных случаях может существенно превышать установленные для ПДК (окружающую среду выделяются бензол, толуол, этилбензол, а также ацетофенон, формальдегид, метиловый спирт, стирол).

Превышения концентрации над ПДК при температуре 80°С составляют от 22 до 525 раз, при 20°С от 3,5 до 66,5 раз; для формальдегида до 3,5 и 10 раз соответственно. Отмечается также превышение ПДК для ксилола – до 2,1 раза и для углеводородов до 4,0 раз при 80°С.

При активном применении пенопласта в строительных конструкциях также совершенно не принимается во внимание значительное несоответствие сроков службы утеплителя и зданий, в ограждающие конструкции которых он замурован. На воздухе даже при обычных температурах неизбежно происходит разрушение структуры такого утеплителя, приводящее к потере им своих механических и теплозащитных свойств.

Обычно приводят примеры, согласно которым пенополистирол в некой стене прослужил 20 (как вариант 25, 30) лет и не претерпел никаких изменений. А рекламные публикации прогнозируют его долговечность в 60, 80 и даже 120 лет. Однако по имеющимся данным, срок службы пенопласта без изменения свойств составляет порядка 4-5 лет. Критический срок выработки ресурса составляет от 10 до 20 лет в различных условиях эксплуатации такого утеплителя. При этом нормативный срок дома порядка 150 лет. Каких-либо документальных доказательств в пользу больших сроков пока нет. А вот обратных примеров полно. Поэтому применение пенопласта в недоступных для его замены местах зданий недопустимо.

Многие страны, задумываются о вреде здоровью, пожарной опасности и недолговечности материала, поэтому полностью исключили пенополистирол низкой плотности из применения в работах по теплоизоляции зданий.