

Рубрики

Теплоизоляция плиты при утеплении балкона: насколько это важно?
В последние десятилетия потребление энергии быстро растёт из-за развития мировой экономики и более высоких требований к отоплению и охлаждению во многих странах. Очевидно, что правильное планирование внешних ограждающих конструкций зданий, с точки зрения коэффициента теплопередачи, снизит общее потребление энергии, сохранив тепло внутри многоквартирного дома. На самом деле теплопотери через фасад составляют более половины потребности здания в энергии, поэтому повышение энергоэффективности ограждающих конструкций балконов тоже имеет решающее значение. Именно поэтому в северных широтах сейчас строят энергоэффективные здания со сплошным фасадным остеклением. Среди всех механизмов теплопередачи основным является теплопроводность не только фасадного остекления, но и перекрытий балконов, которая может осуществляться через тепловые мостики, создаваемые в соединениях строительных элементов.
Тепловой мост - это элемент фасада здания, который имеет значительно отличающиеся тепловые характеристики по сравнению с ограждающей плитой балкона из-за наличия компонентов с более высокой теплопроводностью, а также разницы в толщине материала или различий между внутренней и внешней поверхностями, а именно в местах пересечения стен, полов и потолков. В некоторых случаях тепловые мостики являются структурными опорами, а это означает, что материал с высокой теплопроводностью проникает сквозь материал с низкой теплопроводностью (например, бетонные колонны в кирпичной стене, открытые края бетонных плит или выступающие балконы). В общем, тепловые мосты делятся на два типа: линейные и точечные. Линейный тепловой мост возникает на пересечении различных элементов здания, а точечный тепловой мост возникает, когда непрерывность изоляции локально нарушается в одном месте, например, в трёхмерных углах. Влияние точечных тепловых мостиков в часто игнорируется при анализе энергоэффективности зданий. Между тем, это обстоятельство может вызывать потом массу проблем для жителей, особенно если дом изначально сделан с холодным фасадным остеклением, а часть жильцов решили утеплить балкон в своей квартире.
По сравнению со всеми другими типами, тепловые мостики на балконной плите известны как наиболее проблемные. В том случае, когда балконная плита проникает в ограждающую конструкцию здания, прямое металлическое соединение приводит к интенсивному тепловому потоку, возникающему между помещениями с различными энергетическими условиями. Другими словами, балконные плиты действуют как «ребра теплопередачи» в ограждающей конструкции всего здания.
Поскольку обычные (традиционные) балконные соединения лишены систем терморазрыва, которые ограничивают утечку тепла, происходит значительное ухудшение характеристик энергоэффективности здания и увеличение потребности в энергии из-за увеличения теплоотдачи летом и потери тепла зимой. Кроме того, во время отопительного сезона температура внутренних поверхностей вблизи тепловых мостиков снижается из-за локального снижения теплового сопротивления, что может привести к образованию конденсата и плесени. Это приводит к деградации строительных материалов, а также к снижению качества жизни в помещении.
Балконы обычно изготавливаются из железобетонных плит или стальных балок, а наличие обычной арматурной стали и металлических балок с высокой теплопроводностью отрицательно сказывается на теплопередаче через перекрытия балконов и значительно усиливает тепловые мостики. Следует отметить, что из-за высокой стоимости и ограниченных ресурсов деревянных материалов деревянные конструкции не распространены при строительстве многоэтажных домов.
Локальное снижение температуры поверхности, вызванное тепловым мостом характеризуется путём оценки самой низкой температуры внутренней поверхности. Эта температура должна оставаться выше температуры точки росы, чтобы избежать конденсации на стене или потолке. Однако, как правило, требуется, чтобы температура также находилась выше так называемой «температуры плесени». При этой температуре воздух в помещении достигает уровня влажности 80%. Когда уровень влажности 80% достигается или превышается в течение длительного периода, то образование плесени весьма вероятно. Дополнительные потери тепла из-за теплового мостика принято обозначать так называемым «значением U», которое отражает потерю тепла на квадратный метр стены при разнице температур в один градус. По аналогии, Ψ-значение («psi») или линейный коэффициент теплопередачи используется для характеристики потери энергии линейным тепловым мостиком. Соответственно, оно измеряет потерю тепла на погонный метр конструкции при разнице температур в один градус.
Влияние тепловых мостов на энергетическое моделирование зданий описано во многих нормативных актах и стандартах, где введена численная методика расчёта коэффициента тепловой связи и минимальной температуры поверхности теплового моста. Также сформулированы критерии для трёхмерной (3D) и двумерной (2D) геометрической модели всех конструкций. Правила терморегулирования - это источники, которые описывают широкий спектр случаев с присвоенными значениями Ψ, основанными на исходных условиях. С целью уменьшения эффекта теплового моста разработаны некоторые правила, в которых, учитывая два предписывающих и компромиссных метода для изоляции ограждающих конструкций здания от внешней поверхности, которые являются обязательными для зданий с высоким приоритетом в области энергосбережения, включая низкое энергопотребление (EC+) и очень низкое энергопотребление (EC++).
Изоляция консольной балконной плиты изоляцией с низким коэффициентом теплопередачи, такой как EPS или XPS-пенополистирол, известна как ещё одно решение, снижающее эффект теплового моста на балконе. Как выяснилось, имеет влияние установка даже утеплённого бетонного бордюра в качестве теплоизолятора под раздвижной дверью балкона, так как эта мера способствует повышению температуры внутри помещения. Кроме того, сочетание указанной изоляции с коммерчески выпускаемым балконным теплоизолятором привело к улучшению эксплуатационных характеристик. Более того, проводились серьёзные исследования влияния полного и частичного утепления балконных плит на годовую энергоёмкость конфигураций краёв утеплённых плит, которые показали, что характеристики конфигураций с утеплением были лучше, чем при использовании терморазрывов изготовленных бетонных плит в условиях производства.
Важным результатом исследования является то, что эффект теплового моста консольного пола различается в зависимости от материала стены. С одной стороны, высокая проводимость бетонной стены увеличивает потери энергии, с другой стороны, она помогает предотвратить низкие температуры поверхности. Стена, хорошо проводящая тепло, способна поставлять дополнительную тепловую энергию в проблемную угловую область, что может значительно снизить риск появления росы или плесени. Другими словами, можно сказать, что современный (хорошо изолирующий) материал для кладки помогает снизить потери энергии, но может увеличить минимальный температурный риск в зонах соединения, затронутых тепловым мостом. Это относится и к другим классическим деталям теплового моста, например, оконным соединениям.
Внутренняя изоляция плиты балкона
Необходимо различать влияние внутренней изоляции на конструкцию из бетонной стены и влияние на современную конструкцию из каменной стены. Использование локальной внутренней изоляции (вставки или клина) на конструкцию из каменной стены может значительно повысить минимальные температуры поверхности в угловой зоне. С другой стороны, использование тех же элементов с железобетонной стеной не оказывает никакого влияния на температуры поверхности или даже это влияние будет слегка отрицательным (!), поскольку снижает температуру плиты в зоне соединения. С точки зрения потери энергии влияние на конструкцию из каменной стены незначительное, тогда как на бетонные стены оно практически не оказывает влияния. Причина снова в высокой проводимости бетона, что позволяет тепловому потоку легко обходить элементы изоляции.
Внешняя изоляция балкона
Основной результат моделирования заключается в том, что внешняя изоляция требует обширного или полного применения изоляционных панелей вокруг балконных бетонных элементов конструкции. Консольная плита пола, в основном соответствует конструкции охлаждающего ребра. Она имеет большую поверхность снаружи (них и верх) и высокопроводящий сердечник внутри (торец). По этой причине необходимо изолировать балкон достаточно толстой панелью и как можно более полно. Случай односторонней изоляции практически неэффективен. При тщательном применении внешней изоляции можно значительно повысить температуру внутренней поверхности. В отличие от случая внутренней изоляции, влияние на температуру сильнее оказывает угол с бетонной стеной, чем в кладке. Внешняя изоляция, очевидно, является лучшим выбором, чем внутренняя, однако всё ещё значительно отстаёт от значений, достигнутых при термическом разделении внутри плит, которое делается на производстве. Что касается сравнения с внутренней изоляцией, следует также учитывать, что она часто приводит к проблемам с конденсацией внутри конструкции.
Наилучшие результаты в условиях минимальных внешних температур (и особенно потери энергии) могут быть достигнуты при использовании терморазделительного элемента. Балкон, имеющий в качестве пола и потолка такую специальную плиту, достигает экономии энергии 78% для случая с каменной кладкой и 82% для случая с бетонной стеной. Даже по сравнению с полностью изолированным снаружи панелями толщиной 16 см, такие плиты на 40% эффективнее. Они явно достигают наилучших (=самых высоких) значений сохранения тепла. Сейчас появились новые технологии, позволяющие делать терморазъёмы для консольных стальных балок, которые называются Изокорб – пока они только внедряются в нашей стране, но в будущем, наверняка будут использоваться более широко.
Следует отметить, что структурно полностью отделённый от стены фасада балкон представляет собой идеальное решение с точки зрения сохранения энергии. Однако, в большинстве случаев, это решение невозможно реализовать по эстетическим, конструктивным или другим причинам. Но максимально учитывать такой параметр, как мостки холода на консольных и угловых элементах необходимо всегда.