Разнообразие конструкций стен из бетонной кладки предусматривает ряд изоляционных стратегий, в том числе: внутреннюю изоляцию, изолированные полости, изоляционные вставки, вспененную изоляцию на месте, гранулированные заполнители в пространствах блочного ядра и системы внешней изоляции. Каждая конструкция каменной стены имеет свои преимущества и ограничения в отношении каждой из этих стратегий изоляции. Выбор утеплителя будет зависеть от желаемых тепловых свойств, климатических условий, простоты строительства, стоимости и других конструктивных критериев.
Обратите внимание, что положение изоляции внутри стены может повлиять на положение точки росы и, следовательно, на потенциал образования конденсата. См. TEK 6-17A, Контроль конденсации в бетонных стенах (ссылка 1) для получения более подробной информации. Точно так же некоторые изоляционные материалы могут действовать как воздушный барьер, если они установлены непрерывно и с герметичными соединениями. Дополнительную информацию см. в TEK 6-14A «Контроль утечки воздуха в бетонных кирпичных стенах» (ссылка 2).
ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛАДНОЙ КАМИНКИ
Тепловые характеристики каменной стены зависят от ее стационарных тепловых характеристик (описываемых значением R или U-фактором), а также от характеристик тепловой массы (теплоемкости) стены. Стационарное состояние и массовые характеристики зависят от размера и типа каменной кладки, типа и расположения изоляции, отделочных материалов и плотности кладки. Конструкции бетонной кладочной смеси с более низкой плотностью приводят к более высоким значениям R (т.е. более низким коэффициентам теплопередачи), чем бетоны с более высокой плотностью.
Тепловая масса описывает способность материалов сохранять тепло. Из-за своей сравнительно высокой плотности и удельной теплоемкости кирпичная кладка обеспечивает очень эффективное накопление тепла. Кирпичные стены остаются теплыми или прохладными еще долгое время после отключения отопления или кондиционирования воздуха. Это, в свою очередь, эффективно снижает нагрузку на отопление и охлаждение, смягчает колебания температуры в помещении и смещает нагрузку на отопление и охлаждение на непиковые часы. Из-за значительных преимуществ присущей бетонной кладке тепловой массы здания из бетонной кладки могут обеспечивать характеристики, аналогичные каркасным зданиям с более сильной изоляцией.
Преимущества тепловой массы были включены в требования энергетического кодекса, а также в сложные компьютерные модели. Энергетические кодексы и стандарты, такие как Международный кодекс энергосбережения (IECC) (ссылка 5) и Стандарт энергоэффективности для зданий, кроме малоэтажных жилых зданий, стандарт ASHRAE/IESNA 90.1 (сноска 6), допускают, чтобы стены из бетонной кладки имели меньше изоляции, чем каркасные стеновые системы для удовлетворения энергетических потребностей.
Хотя тепловой массы и присущего бетонной кладке коэффициента R/U может быть достаточно для удовлетворения требований энергетического кодекса (особенно в более теплом климате), стены из бетонной кладки часто требуют дополнительной изоляции. Когда они это делают, существует множество вариантов изоляции бетонной каменной конструкции. При необходимости бетонная кладка может обеспечить стены со значениями R, которые превышают минимальные нормы (см. ссылки 3, 4). Однако для общей экономии проекта промышленность предлагает параметрический анализ для определения разумных уровней изоляции для элементов ограждающих конструкций.
Эффективность тепловой массы зависит от таких факторов, как климат, конструкция здания и положение изоляции. Влияние положения изоляции обсуждается в следующих разделах. Однако обратите внимание, что в зависимости от выбранного метода соответствия нормам положение изоляции может не отражаться в конкретных нормах или стандартах.
Существует несколько методов, позволяющих выполнить энергетические требования IECC. Один из вариантов, предписывающие значения R IECC (Таблица IECC 502.2 (1)) требует «непрерывной изоляции» на бетонной кладке и других массивных стенах. Это относится к изоляции, не прерываемой обрешеткой или перемычками бетонных блоков кладки. Примеры включают жесткую изоляцию, приклеенную к внутренней части стены с обшивкой и гипсокартоном, нанесенным поверх изоляции, непрерывную изоляцию в стенах с полостью каменной кладки, а также наружную изоляцию и системы отделки. Если стена из бетонной кладки не будет иметь непрерывной изоляции, существует несколько других вариантов соответствия требованиям IECC: стены из бетонной кладки не должны иметь сплошную изоляцию, чтобы соответствовать требованиям IECC. См. TEK 6-12C, Международный кодекс энергосбережения и бетонная кладка и TEK 6-4A, Соответствие требованиям энергетического кодекса с использованием COMcheck (ссылки 7, 8).
ВНУТРЕННЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ
Внутренняя изоляция относится к изоляции, нанесенной на внутреннюю сторону бетонной кладки, как показано на рисунке 1. Изоляция может быть жесткой плитой (экструдированный или вспененный полистирол или полиизоцианурат), напыляемой полиуретановой пеной с закрытыми порами, ячеистым стеклом, волокнистой войлоком или волокнистая вдуваемая изоляция (учтите, однако, что волокнистая изоляция чувствительна к влаге). Внутренняя поверхность стен обычно отделана гипсокартоном или панелями.
Внутренняя изоляция позволяет открывать каменную кладку снаружи, но изолирует каменную кладку от внутренней части здания и, таким образом, может уменьшить воздействие тепловой массы.
В случае изоляции из жестких плит клей используется для временного удержания изоляции на месте, пока применяются механические крепления и защитная отделка. Можно использовать обрешетку и держать ее на расстоянии от лицевой стороны каменной кладки с помощью прокладок. Пространство, созданное распорками, обеспечивает влагозащиту, а также удобное и экономичное расположение для дополнительной изоляции, проводки или труб.
В качестве альтернативы можно установить деревянную или металлическую обрешетку с утеплителем между обшивками. Размер обрешетки определяется типом изоляции и требуемым коэффициентом теплопередачи. Поскольку обшивка проникает в изоляцию, при анализе тепловых характеристик стены необходимо учитывать свойства обшивки. Проникновение стали через изоляцию существенно влияет на термическое сопротивление, проводя тепло от одной стороны изоляции к другой. Несмотря на то, что он не такой проводящий, как металл, тепловое сопротивление древесины и площадь поперечного сечения проникновения деревянной обшивки следует учитывать при определении общих значений R. Дополнительную информацию см. в TEK 6-13A, Тепловые мосты в конструкции стен (ссылка 9).
Пенополиуретан с закрытыми порами обычно укладывается между внутренней обшивкой. Пена наносится в виде жидкости и расширяется на месте. Надлежащее обучение помогает обеспечить качественную установку. Пена устойчива к пропусканию воздуха и водяного пара.
При использовании внутренней изоляции в бетонной кладке можно разместить как вертикальное, так и горизонтальное армирование с частичной или полной заливкой раствором без нарушения слоя изоляции.
Долговечность, атмосферостойкость и ударопрочность внешней стены остаются неизменными при добавлении внутренней изоляции. Ударопрочность внутренней поверхности определяется внутренней отделкой.
Рисунок 1—Примеры внутренней изоляции
ВСТРОЕННАЯ ИЗОЛЯЦИЯ
На рис. 2 показаны некоторые типичные интегральные изоляции в стенах из одинарной кладки. Интегральная изоляция относится к изоляции, помещенной между двумя слоями тепловой массы. Примеры включают изоляцию, размещенную в бетонных ядрах каменной кладки, и непрерывную изоляцию в стене с полостью каменной кладки (обратите внимание, что изолированная стена с полостью кладки также может рассматриваться как внешняя изоляция, если не учитывать тепловой эффект массы облицовки).
Со встроенной изоляцией часть тепловой массы (каменной кладки) находится в непосредственном контакте с воздухом в помещении, что обеспечивает превосходные преимущества тепловой массы, позволяя при этом использовать открытую каменную кладку как снаружи, так и внутри.
Многополостные стены содержат изоляцию между двумя витками каменной кладки. Непрерывная изоляция полости сводит к минимуму тепловые мосты. Ширину полости можно варьировать для достижения широкого диапазона значений R. Изоляция полости может быть жесткой плитой, напыляемой полиуретановой пеной с закрытыми порами или сыпучим наполнителем. Для дальнейшего повышения тепловых характеристик жилы резервного витка могут быть изолированы.
Когда в полости используется изоляция из жестких плит, внутренняя кладка обычно выполняется в первую очередь. Изоляция предварительно вырезается или надрезается производителем для облегчения размещения между стенными анкерами. Плитную изоляцию можно прикрепить с помощью клея или механических застежек. Плотные стыки между изоляционными плитами максимизируют тепловые характеристики и уменьшают утечку воздуха. В некоторых случаях стыки между досками заделываются расширяющимся валиком герметика, герметизируются или заклеиваются лентой, чтобы действовать как воздушный барьер.
Интегральная изоляция, помещаемая в сердцевины кирпичной кладки, обычно представляет собой вставки из формованного полистирола, пенопласта или гранулированного наполнителя из вспененного перлита или вермикулита. Что касается обрешетки, используемой для внутренней изоляции, то при определении тепловых характеристик стены необходимо учитывать тепловое сопротивление стенок бетонной кладки и любых залитых раствором ядер (см. TEK 6-2C, ссылка 3, для табличных значений R стены с теплоизоляцией). При использовании изоляции активной зоны изоляция должна занимать все незалитые пространства активной зоны (хотя некоторые жесткие вставки сконфигурированы для размещения арматурной стали и цементного раствора в одной ячейке).
Вспененный на месте утеплитель укладывается в ядра каменной кладки после возведения стены. Установщик либо заполняет сердечники сверху стены, либо закачивает пену через небольшие отверстия, просверленные в кладке. Пены могут быть чувствительны к температуре, условиям смешивания и другим факторам. Поэтому следует тщательно следовать инструкциям производителей, чтобы избежать чрезмерной усадки из-за неправильного смешивания или укладки пены.
Вставки из полистирола могут быть помещены в сердцевины обычных блоков кладки или использованы в блоках специальной конструкции. Вставки доступны во многих формах и размерах, чтобы обеспечить диапазон R-значений и приспособиться к различным условиям строительства. В предварительно утепленной кладке вставки устанавливаются заводом-изготовителем. Также доступны вставки, которые устанавливаются на строительной площадке.
Блоки бетонной кладки специальной конструкции могут включать стенки уменьшенной высоты для размещения вставок в ядрах. Такие полотна также уменьшают тепловые мостики через каменную кладку, поскольку уменьшенная площадь полотна обеспечивает меньшую площадь поперечного сечения для теплового потока через стену. Чтобы еще больше уменьшить тепловые мосты, некоторые производители разработали блоки бетонной кладки с двумя поперечными перемычками, а не с тремя.
Вертикальная и горизонтальная арматура, залитая цементным раствором в ядра бетонной кладки, может потребоваться для обеспечения прочности конструкции. Сердечники, подлежащие заливке, изолируют от стержней, подлежащих изоляции, путем нанесения раствора на перемычки, ограничивающие раствор. Гранулированная или пенопластовая изоляция помещается в незалитые ядра внутри стены. Затем определяется тепловое сопротивление на основе среднего значения R площади стены (см. TEK 6-2C, ссылка 3, для объяснения и примера расчета). Некоторые жесткие вставки предназначены для размещения арматурной стали и цементного раствора, чтобы обеспечить как тепловую защиту, так и конструкционные характеристики. При использовании вкладышей в конструкциях с цементным раствором должны быть соблюдены минимальные размеры пространства для цементного раствора, требуемые нормами (см. TEK 3-2A, ссылка 10).
Гранулированные наполнители укладываются в ядра каменной кладки по мере возведения стены. Обычно заливки заливают прямо из мешков в сердечники. Обычно происходит небольшое урегулирование, но оно оказывает относительно небольшое влияние на общую производительность. Гранулированные наполнители имеют тенденцию вытекать из любых отверстий в стеновой системе. Следовательно, дренажные отверстия должны быть снабжены антикоррозионными экранами внутри или фитилями, чтобы удерживать наполнитель и обеспечивать отвод воды. Пчелиные отверстия или другие зазоры в растворных швах должны быть заполнены. Кроме того, забуриваемые анкеры, размещаемые после изоляции, требуют специальных процедур установки, чтобы предотвратить потерю гранулированного наполнителя.
Рисунок 2— Примеры встроенной изоляции
НАРУЖНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ
Наружные утепленные стены из каменной кладки – это стены, которые имеют утепление с внешней стороны тепломассы. В этих стенах непрерывная внешняя изоляция покрывает каменную кладку, сводя к минимуму эффект тепловых мостов. Это помещает тепловую массу внутрь изоляционного слоя. Внешняя изоляция удерживает кирпичную кладку в прямом контакте с кондиционированным воздухом внутри, обеспечивая наибольшую выгоду от тепловой массы из трех стратегий изоляции.
Внешняя изоляция также снижает теплопотери и перемещение влаги из-за утечки воздуха при герметизации стыков между изоляционными плитами. Внешняя изоляция сводит на нет эстетические преимущества открытой кладки. Кроме того, изоляция требует защитной отделки для поддержания долговечности, целостности и эффективности изоляции.
При монтаже наружной штукатурки применяется армирующая сетка для усиления финишного покрытия, повышения трещиностойкости и ударопрочности. Для этого используется сетка из стекловолокна, коррозионностойкая плетеная сетка или металлическая решетка. После того, как сетка установлена, через изоляцию вставляются механические крепежные детали, которые надежно закрепляются в бетонной кладке. Механические застежки могут быть металлическими или нейлоновыми, хотя нейлон ограничивает потери тепла через застежки.
После механического крепления утеплителя и армирующей сетки к кладке на поверхность затиркой наносится финишное покрытие. Эта поверхность придает стене окончательный цвет и текстуру, а также обеспечивает устойчивость к атмосферным воздействиям и ударам.
Рисунок 3—Пример внешней изоляции
ПРИМЕНЕНИЕ НИЖЕ УРОВНЯ
В стенах из каменной кладки ниже уровня обычно используется конструкция стены с одной витой гранью, которая может обеспечивать внутреннюю, интегральную или внешнюю изоляцию.
Внешняя или встроенная изоляция эффективна для снижения внутренней температуры и смещения пиковых энергетических нагрузок. Типичная обшивка, используемая для внутренней изоляции, обеспечивает место для прокладки электрических и водопроводных линий, а также удобна для установки гипсокартона или другой внутренней отделки.
При использовании стратегий внешней или интегральной изоляции архитектурные блоки из бетонной кладки обеспечивают законченную внутреннюю поверхность. Использование гладких фасонных элементов в основании стены облегчает стяжку плиты. После отливки плиты к гладкому первому ряду можно приложить формовочную полосу, которая также служит дорожкой для электропроводки. Остальная часть стены может быть построена из гладких, разрезных, разрезных ребристых, шлифованных, рифленых или других архитектурных бетонных блоков.
Изоляция на внешней стороне нижележащих участков стены временно удерживается на месте с помощью клея до тех пор, пока не будет уложена засыпка. Та часть жесткой доски, которая выступает над землей, должна быть механически закреплена и защищена.
Рекомендации
- Контроль конденсации в бетонных стенах, ТЭК 6-17А. Национальная ассоциация бетонщиков, 2000 г.
- Контроль герметичности стен из бетонной кладки, ТЭК 6-14А. Национальная ассоциация бетонщиков, 2011 г.
- R-значения и U-факторы одиночных стен из бетонной кладки Wythe, TEK 6-2C. Национальная ассоциация бетонщиков, 2013 г.
- R-значения стен из бетонной кладки Multi-Wythe, ТЭК 6-1С. Национальная ассоциация бетонщиков, 2013 г.
- Международный кодекс энергосбережения. Совет по международному кодексу, 2003, 2006 и 2009 гг.
- Стандарт энергоэффективности для зданий, кроме малоэтажных жилых зданий, стандарт ASHRAE/IESNA 90.1. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха и Общество инженеров по освещению, 2001, 2004 и 2007 годы.
- Международный кодекс энергосбережения и бетонная кладка, ТЭК 6-12С. Национальная ассоциация бетонщиков, 2007 г.
- Соответствие энергетическому кодексу с использованием COMcheck TEK 6-4A. Национальная ассоциация бетонщиков, 2007 г.
- Тепловые мосты в строительстве стен, ТЭК 6-13А. Национальная ассоциация бетонщиков, 1996 г.
- Заливка стен бетонной кладкой, ТЭК 3-2А. Национальная ассоциация бетонщиков, 2005 г.
NCMA TEK 6-11A, пересмотренный в 2010 г.
NCMA и компании, распространяющие эту техническую информацию, отказываются от какой-либо ответственности за точность и применение информации, содержащейся в этой публикации.
Добавление изоляции к стенам подвала
Узнайте, как выбрать и установить лучшую изоляцию для нескольких типов стен подвала (но сначала устраните проблемы с проникновением воды).
Закрытая пена
Если вы хотите изолировать внутреннюю часть стены подвала с помощью напыляемой пены, укажите напыляемую пену с закрытыми порами, а не с открытыми порами. Пена с закрытыми порами лучше останавливает проникновение влаги из влажного бетона внутрь. Сформируйте стену 2×4 до установки пены для распыления, оставив зазор около 2 дюймов между 2×4 и бетоном.
Если вы живете в Южной Каролине, Алабаме, Оклахоме, Южной Калифорнии или где-нибудь в более холодном месте, стены вашего подвала должны быть изолированы. В климатических зонах 3 и выше требуется утепление подвала согласно Международному жилищному кодексу 2012 г.: Р-5 в климатической зоне 3, Р-10 в климатической зоне 4 (кроме морской зоны 4) и Р-15 в морской зоне 4. и климатические зоны 5, 6, 7 и 8.
Если в вашем доме отсутствует изоляция стен подвала, гораздо проще установить внутреннюю изоляцию, чем внешнюю изоляцию. Вот как это сделать правильно.
Убедитесь, что ваш подвал сухой
Перед установкой какой-либо изоляции внутренних стен убедитесь, что в вашем подвале нет проблем с поступлением воды. Диагностика и устранение проблем с входом воды в существующие подвалы — слишком большая тема, чтобы обсуждать ее здесь (но см. «Построить безрисковый готовый подвал», FHB № 248). Достаточно сказать, что если стены вашего подвала промокают каждую весну или каждый раз, когда идет сильный дождь, стены не следует утеплять до тех пор, пока не будет решена проблема проникновения воды.
Используйте пенопластовый утеплитель
Лучший способ утеплить внутреннюю сторону стены подвала — это пенопластовая изоляция, которая приклеивается или напыляется непосредственно на бетон. Для этой цели подходит любой из следующих изоляционных материалов: напыляемый пенополиуретан с закрытыми порами или жесткий пенопласт XPS, EPS или полиизоцианурат. Жесткую пену можно приклеить к стене из литого бетона или бетонных блоков с помощью клея, совместимого с пеной, или с помощью специальных пластиковых креплений, таких как Hilti IDP или Rodenhouse Plasti-Grip PMF. Чтобы предотвратить попадание внутреннего воздуха на холодный бетон, уплотните периметр каждого куска жесткого пенопласта клеем, герметиком, высококачественной гидроизоляционной лентой или баллончиком с пеной.
Строительные нормы и правила требуют, чтобы большинство видов пеноизоляции были защищены слоем гипсокартона. Многие строители возводят стену 2×4 с внутренней стороны пенопластовой изоляции; шпильки обеспечивают удобную проводку и упрощают установку гипсокартона. (Если вы создаете стену размером 2 × 4, не забудьте установить противопожарную защиту в верхней части стены.)
Если в вашем подвале стены из камня и раствора, вы не сможете утеплить их жестким пенопластом. Единственный тип изоляции, который имеет смысл для стен из камня и раствора, – это напыляемая полиуретановая пена с закрытыми порами.
Если вы планируете изолировать стены подвала с помощью распыляемой пены, лучше всего обрамить стены размером 2 × 4 до распыления пены, оставив зазор от 1-1/2 дюйма до 2 дюймов между задней частью стоек. и бетонная стена. Зазор будет позже заполнен монтажной пеной. Если вы живете в районе, где термиты представляют собой проблему, местные строительные нормы и правила могут потребовать, чтобы вы оставили полосу голого бетона высотой 3 дюйма для проверки термитов рядом с верхней частью стены вашего подвала.
Хотя снижение затрат может побудить вас использовать волокнистую изоляцию, такую как стекловолокно, минеральная вата или целлюлоза, эти материалы воздухопроницаемы, и их никогда не следует устанавливать у бетонной стены ниже уровня земли. Когда этот тип изоляции установлен в контакте с бетоном, влага в воздухе внутри помещения может конденсироваться на холодной бетонной поверхности, что может привести к плесени и гниению.
Не беспокойтесь о внутренней сушке
ЖЕСТКАЯ ПЕНА
2-в. слой пены XPS (R-10) достаточен для большей части климатической зоны 4. Однако, если вы живете в морской зоне 4 или в зонах 5, 6, 7 или 8, вам потребуется как минимум 3 дюйма XPS или 4 дюйм из пенополистирола, чтобы соответствовать минимальному кодовому требованию R-15. Полосы обрешетки крепятся к бетонной стене через жесткий пенопласт.
Некоторые люди ошибочно полагают, что влажная бетонная стена должна иметь возможность высыхать внутрь, другими словами, что любая изоляция на внутренней стороне стены подвала должна быть паропроницаемой. На самом деле, вы не хотите, чтобы влага попала в ваш дом таким путем. Не беспокойтесь о своей бетонной стене; он может оставаться влажным в течение века без каких-либо проблем или порчи.
Избегайте пароизоляции из полиэтилена.
Системы стен подвала никогда не должны включать полиэтилен. Вам не нужен полипропилен между бетоном и пенопластовой изоляцией, а также полипропилен между гипсокартоном и изоляцией. Если ваша стеновая сборка включает шпильки или полосы обшивки, полиэтилен может задерживать влагу, что приводит к плесени или гниению.
Утепление подвала – это выгодно
Если вы живете в климатической зоне 3 или где-нибудь еще холоднее, установка изоляции стен подвала почти всегда сэкономит вам деньги за счет снижения счетов за электроэнергию. Это также даст важное дополнительное преимущество: утепленные стены менее подвержены образованию конденсата и плесени. Это означает, что изолированные подвалы остаются более сухими и пахнут лучше, чем неизолированные подвалы.
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
Серия видео: Утепляйте свой подвал – Из этих 3 видеороликов вы узнаете, как управлять проникновением воды, герметизировать окна и двери и утеплять стены подвала жестким пенопластом.
Три способа утеплить стену подвала – Для внутреннего утепления фундамента наиболее безопасными вариантами являются плиты из жесткого пенопласта и напыляемая пенополиуретановая пена.
Чертежи: Стив Бачек, архитектор
Подпишитесь на электронные письма сегодня и получайте последние инструкции от Fine Homebuilding, а также специальные предложения.
