Ветрозащитная мембрана
/ 16
Ветрозащитная мембрана - применяется при устройстве вентфасадов для защиты утеплителя от влаги, которая может проникнуть за облицовку фасада, а также от выветривания волокон утеплителя под действием движения воздуха в воздушном зазоре. Сама мембрана (ветрозащита, пленка и т.д) представляет из себя многослойный материал (обычно от 2-х до 5-и слоев). Конструкция мембраны позволяет не пропускать влагу с наружной стороны, но дает возможность водным парам выходить из утеплителя в вентилируемый зазор. Уже несколько лет ведутся споры о необходимости применения ветрозащиты. В чем же ее преимущества и недостатки?
Плюсы и минусы ветрозащитных мембран
Безусловно, положительная сторона применения ветрозащитных мембран – защита утепления от прямого попадания влаги через облицовку вентилируемого фасада. Также она препятствует выветриванию волокон утепления при циркуляции воздуха в воздушном зазоре
Из минусов можно выделить – дополнительные расходы при монтаже (как материала, так и увеличение трудоемкости монтажа, дополнительные расходы на зарплату персонала). При некачественной установке мембраны могут ухудшиться теплотехнические свойства фасада. Если мембрана неплотно прилегает утеплителю, влага не выходит в вентзазор и конденсируется на внутренней поверхности мембраны. При плохом закреплении участки мембраны могут перекрывать вентзазор и нарушать циркуляцию воздуха. Ну и самый существенный недостаток – мембраны относятся к группе горючих (в лучшем случае Г1). И, как показывает практика, большинство пожаров НВФ происходят в результате возгорания мембраны. Кроме того наличие мембраны обязывает устанавливать межэтажные противопожарные отсечки.
Альтернатива ветрозащитным мембранам
Как же защитить утеплитель, не применяя ветрозащитной пленки? В настоящий момент многие производители утеплителя предлагают кэшированный материал. На утеплитель наносится специальный защитный слой, обычно из стекловолокна. Кэшировка призвана выполнять те же функции, что и ветрозащитная мембрана, т.е. защищать утеплитель от влаги и ветра.
Двухслойное утепление - часто рассматривается, как альтернатива мембранам. Смысл в том, что теплоизоляция состоит из двух слоев:
- внутренний слой имеет низкую плотность, а значит низкую теплопроводность, но не способен сопротивляться внешним воздействиям (влага и ветер);
- наружный слой имеет высокую плотность (>90 кг/м.куб) и защищает внутренний слой от внешних воздействий.
Минусы подобного варианта: повышенная трудоемкость монтажа и расход тарельчатых дюбелей.
При применении утеплителей переменной плотности, где мягкий и жесткий утеплитель склеиваются между собой уже на стадии производства (на заводе) трудозатраты и расход материалов снижаются, но необходим тщательный контроль монтажа, Т.к. при неплотной состыковке материала, возможно промерзание стен.
Использование подобных мембран значительно повышает пожарную опасность фасада, хотя, как утверждают производители, появились негорючие пленки. Использование мембран может быть обосновано только на высотных зданиях (особенно в угловых зонах таких здания), где скорость движения воздуха в вентзазоре достигает высоких значений.
С 7 апреля 2010 года применение мембран официально запрещено на территории Москвы, и подобная практика уже применяется в регионах страны.
Современные утеплители переменной плотности обладают достаточной защитой от прямого попадания влаги и выветривания волокон и без применения ветрозащитных мембран.
Ученые НИИ строительной физики, уже проработали этот вопрос и подошли к делу с научной точки зрения.
Интервью с заведующим лабораторией НИИСФ, доктором технических наук профессором Владимиром ГАГАРИНЫМ. …
- Владимир Геннадьевич, давайте начнем с хорошего: какие позитивные аргументы приводят сторонники использования ветрозащитных пленок?
- Обычно первый аргумент «за» — то, что ветрозащитная пленка предотвращает эмиссию волокна из утеплителя. При движении воздуха вдоль поверхности минеральной ваты, не защищенной ветрозащитной пленкой, на приповерхностные волокна действует аэродинамическая сила, которая вызывает ряд напряжений в материале. Не стану вдаваться в физические подробности явления, но в итоге таких воздействий волокна могут отрываться и вылетать из воздушной прослойки. Это явление и получило название «эмиссия волокна». Если это явление имеет место, то установка ветрозащитной пленки конечно же его предотвратит.
Другой аргумент сторонников применения таких пленок — они предотвращают фильтрацию воздуха и тем самым способствуют сохранению теплозащитных свойств конструкции.
Фильтрация воздуха в ограждающих конструкциях может быть поперечной и продольной. В свою очередь поперечная делится на инфильтрацию (снаружи внутрь помещения) и эксфильтрацию (изнутри помещения наружу). Именно эти виды фильтрации и должна предотвращать ветрозащитная пленка. Если при помощи устройства ветрозащитной пленки фильтрация ликвидирована, то тем самым достигнуто сохранение теплозащитных свойств конструкции.
Аргументом «за» также нередко называют то, что ветрозащитная пленка защищает утеплитель от увлажнения атмосферными осадками в период эксплуатации объекта. Если дождь сопровождается ветром, то такой «косой дождь» как раз может представлять опасность для сохранности эксплуатационных свойств утеплителя. И если ветрозащитная пленка предохраняет утеплитель от увлажнения водой в случае ее попадания на поверхность, то эту пленку можно называть ветровлагозащитной.
Нередко приходится слышать в защиту использования ветрозащитных пленок то, что они обеспечивают сохранность утеплителя в период монтажа, когда с момента установки утеплителя и подконструкции до начала монтажа облицовки проходит значительное время, иногда этот перерыв достигает нескольких месяцев. Конечно, тут вроде все ясно: в течение такого большого времени утеплитель может быть существенно поврежден вследствие климатических воздействий, и потому в подобных случаях установка ветрозащитной пленки должна защитить утеплитель от повреждений.
Собственно, на этом плюсы и заканчиваются.
- И начинаются минусы? И, наверное, главный из них — тот, о котором достаточно широко сегодня пишут — опасность возгорания фасадов?
- Главный ли он, судить не берусь, но то, что ветровлагозащитные пленки являются изделиями на полимерной основе и относятся к материалам группы горючести Г2, это факт. И при воздействии на них открытым огнем происходит их возгорание со всеми вытекающими последствиями. При возникновении пожара они могут способствовать его развитию.
А какую опасность могут представлять горючие компоненты фасадных систем, показали пожары, произошедшие в последнее время. Например, возгорание пленки «Тайвек» при проведении сварочных работ на 17 этаже здания со смонтированным фасадом привело к распространению огня до первого этажа и к многочисленным повреждениям фасада. Практически невозможно исключить применения открытого огня при проведении ряда работ на здании с уже смонтированным фасадом. Это кровельные работы на крыше, сварочные работы на балконах и лоджиях, наплавление гидроизоляции на отмостке здания и т.д. Поэтому на практике нельзя исключить возможность возгорания ветрозащитной пленки.
- Вообще-то уже этого довода вполне достаточно, чтобы стать противником ветрозащитных пленок…
- Но есть и другие, не менее существенные. Например, из-за ошибок при монтаже (а таковых в практике устройства навесных фасадов сегодня предостаточно) либо ошибок проектировщиков фасада (тоже явление нередкое) ветровлагозащитная пленка может перекрывать воздушную прослойку, значительно уменьшая ее толщину. В результате движение воздуха в прослойке не будет осуществляться или будет очень слабым, а стало быть, эффект удаления водяного пара из конструкции, ради которого эта прослойка предусматривается, будет отсутствовать.
- Из-за чего так получается?
- Несущие функции в навесных вентилируемых фасадах выполняет металлический каркас (подконструкция), образованный горизонтальными и вертикальными направляющими. Нередко в таких системах ветрозащитная пленка устанавливается не поверх утеплителя, что было бы логично, а между направляющими. В результате толщина вентилируемой прослойки между пленкой и облицовкой становится равной толщине вертикальной направляющей и составляет не более 25 мм, что противоречит требованиям норм, где минимальная толщина воздушной прослойки регламентирована 40 или 60 мм. То есть в данном случае допускаются две ошибки: во-первых, пленка монтируется не вплотную к утеплителю и, во-вторых, происходит уменьшение толщины вентилируемой воздушной прослойки. И то, и другое снижает эффективность удаления влаги с поверхности утеплителя.
Кроме всего вышеперечисленного применение ветрозащитной пленки может привести к переувлажнению утеплителя фасадной конструкции. Это происходит в тех случаях, когда из-за недостаточной компетентности производителей фасадных работ в качестве ветрозащиты применяются пленки с повышенным сопротивлением паропроницанию. Ведь многие монтажники не имеют ни малейшего представления о физических процессах, происходящих в вентилируемом фасаде, и даже не подозревают о том, что конструкция увлажняется не влагой наружного воздуха, а вследствие переноса пара из внутреннего воздуха помещения через конструкцию в наружные слои утеплителя.
А потому нередко устанавливают всевозможные пленки с большим значением сопротивления паропроницанию, вплоть до полиэтиленовой пленки. Например, в Якутске установлено много фасадов, в которых в качестве ветрогидрозащиты использована полиэтиленовая пленка. При проведении натурных исследований этих фасадов в зимний период между полиэтиленовой пленкой и утеплителем обнаружился лед. А увлажнение наружного слоя утеплителя в зимний период приводит к снижению его долговечности.
Ну и, наконец, довольно часто недобросовестные монтажники используют ветровлагозащитную пленку для скрытия дефектов теплоизоляционного слоя. Особенно в таких случаях, когда имеются щели между плитами утеплителя или не производится крепление фрагментов плит утеплителя.
- Так что же делать? Минусов много, но и доводы «за» существенные, не так ли? Каково мнение ученых по поводу ветрозащитных пленок: быть им в конструкции навесных фасадов с вентилируемой прослойкой или не быть?
- Ну, не стоит сводить вопрос к столь жесткой «гамлетовской» альтернативе. Я бы сказал так: все положительные последствия использования ветрозащитных пленок в вентилируемых фасадах можно обеспечить альтернативными путями при ограниченном использовании ветрозащитных пленок. При этом проектные решения необходимо обосновывать соответствующими теплофизическими расчетами.
- То есть полностью отказываться от них не надо, но в большинстве случаев можно обойтись и без них. Каким же образом?
- Давайте пройдемся по всем «плюсам» таких пленок по очереди. Начнем с защиты от эмиссии волокна, а точнее, с самой эмиссии как таковой.
Три года назад НИИ строительной физики совместно с НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова была разработана теория этого явления. В результате удалось получить уравнение эмиссии волокна. В этом уравнении имеется коэффициент эмиссии волокна, определяемый экспериментально.
Для исследования описываемого явления и определения коэффициента эмиссии волокна мы провели эксперименты с образцами плит штапельного стекловолокна торговой марки URSA.
Вырезанные из плит марок П15, П30 и П45 образцы мы увлажнили до 10% по массе, положили в полиэтиленовые пакеты и подвергли ста циклам замораживания-оттаивания. Затем их поместили в установку, в которой был создан поток воздуха над их поверхностью со скоростью до 15 м/сек. Эксперимент по исследованию эмиссии волокон начался 7 декабря 2005 года и шел два с небольшим года. За это время эмиссия волокна в образцах не обнаружена! Пересчет на период эксплуатации фасада с реальной скоростью движения воздуха в прослойке (т.е. до 1 м/с) показывает отсутствие эмиссии волокна в течение срока, превышающего 100 лет.
Здесь, конечно, надо учесть, что за такой период времени связующее в плите может не сохраниться. Но изделия из штапельного стекловолокна обладают длинными волокнами, вследствие переплетения которых эмиссия может не происходить даже при разрушении связующего.
Но хочу обратить внимание, что испытаниям подвергались только изделия торговой марки URSA, поэтому выводы, которые были сделаны на основании результатов эксперимента, относятся лишь к данному виду продукции. Что касается других волокнистых теплоизоляционных материалов, то мы с ними не работали так полно, хотя имеются некоторые предварительные данные об отсутствии эмиссии волокна в плитах Венти-Батс торговой марки RocwooL.
Однако другие исследования, в частности П. В. Монастырева с соавторами, показали наличие эмиссии волокна в минераловатных плитах плотностью 74 кг/м3.
Поэтому решить вопрос эмиссии можно просто: запретить применение в вентилируемых фасадах утеплителей, из которых может происходить эмиссия волокна. Тем более что это опасно с точки зрения экологии. Ведь эти теплоизоляционные изделия могут оказаться открытыми в течение длительного времени, например при их складировании, до установки на фасад или при вынужденном демонтаже фасада. Зачем же применять заведомо опасный материал, если имеются безопасные аналоги?
- А кто же знает, какой материал представляет опасность, а какой нет?
- Чтобы это узнать, достаточно провести довольно простые испытания для всех видов волокнистых теплоизоляционных материалов, которые предполагается использовать в навесных фасадах с вентилируемой прослойкой, и разрешить к использованию в этих конструкциях только те материалы, которые не дают эмиссии волокна. И тогда без ветрозащитных пленок вполне можно обойтись.
- Ну, а другие «плюсы»? Например, предотвращение фильтрации?
- Знаете, здесь тоже не все так сложно, как кажется. Ведь поперечная фильтрация ограничивается требованием к воздухопроницаемости ограждающих конструкций СНиП 2-23-2003 «Тепловая защита зданий». А в последние годы почему-то об этих требованиях стали «забывать» и соответствующую проверку ограждающих конструкций не производят.Согласно СНиП «Тепловая защита зданий» значение воздухопроницаемости наружной стены, в том числе и стены с вентилируемым фасадом, не должно превышать 0, 5 кг/(м2 час). Исходя из этого должно рассчитываться требуемое сопротивление воздухо-проницанию. Значения сопротивлений воздухопроницанию слоев, выполненных из различных материалов, можно найти в СП «Проектирование тепловой защиты зданий». Например, сопротивление воздухопроницанию слоя бетона толщиной 100 мм составляет почти 20 000 (м2ч Па)/кг, кирпичной кладки толщиной 1 кирпич и более — 18 (м2ч Па)/кг, кладки из легкобетонных камней — 13 (м2ч Па)/кг, минераловат — ных плит толщиной 15 мм — 2 (м2ч Па)/кг, обшивки из сухой гипсовой штукатурки — 20 (м2ч Па)/кг, штукатурки на основе цементно-песчаного раствора толщиной 15 мм — 373 (м2ч Па)/кг.
- А каковы значения сопротивлений воздухопроницанию современных волокнистых теплоизоляционных материалов и ветрозащитных пленок?
- К сожалению, в упомянутом сборнике правил эти данные отсутствуют. Однако экспериментально определено сопротивление воздухопроницанию ветрозащитных мембран «Тайвек», оно составляет порядка 10, 5 (м2ч Па)/кг. То есть по значению сопротивления воздухопроницанию «Тайвек» сравним с кладкой из пенобетонных блоков. С таким сопротивлением воздухопроницанию он не может обеспечить надежную защиту от поперечной фильтрации. Поэтому, если основанием вентилируемого фасада служат кирпичная кладка, пенобетонные блоки, другие воздухопроницаемые материалы, стены изнутри помещения необходимо обязательно оштукатуривать цементно-песчаным раствором.
Если же внутреннюю поверхность таких стен обшить гипсокартонными листами, то при определенном направлении ветра фасадная конструкция будет «продуваться». В результате температура на внутренней поверхности стены понизится, что неизбежно приведет к возникновению дискомфорта в помещении. И такие случаи наблюдались.
Кстати, нужно заметить, что стеклохолст, применяемый для каширования волокнистых теплоизоляционных материалов, нельзя рассматривать в качестве ветрозащиты.
Так что вывод такой: ветрозащитные пленки не могут устранить поперечную фильтрацию.
- Но есть еще фильтрация продольная. Как тут обстоит дело?
- Да, здесь все несколько иначе. Продольная фильтрация возникает при движении воздушного потока вдоль фасада, при этом вдоль фасада возникает перепад давления. Перепад давления вызывает движение воздуха над облицовкой, под облицовкой и в самой минеральной вате. Но если скорость ветра у поверхности фасада измеряется десятками метров в секунду, то под облицовкой она составляет десятки сантиметров в секунду, а в минеральной вате скорость движения воздушных потоков не превышает нескольких сантиметров в минуту. То есть резко падает. Однако холодный воздух, который движется вдоль утеплителя, вызывает дополнительное охлаждение конструкции и снижает ее теплозащитные свойства.
Старший научный сотрудник нашего института, кандидат технических наук В. Козлов разработал методику и программу для компьютера, которые позволяют рассчитывать и определять влияние продольной фильтрации на теплозащитные свойства конструкции. Согласно этой методике, на здании выбирается участок фасада, который является наиболее слабым в отношении теплозащиты, и там проверяется влияние фильтрации.
Если влияние продольной фильтрации в теплопотери через этот участок фасада незначительно, то можно обойтись без ветрозащиты. Если же продольная фильтрация существенно снижает теплозащиту, например на 30-40%, то имеется альтернатива: или устанавливать на этом участке ветрозащитную пленку, или компенсировать дополнительные теплопотери увеличением толщины утеплителя. Если на выбранном участке фасада можно добиться необходимого снижения теплопотерь, то на остальных участках фасада это и подавно будет выполняться.
Иначе говоря, такой подход позволяет выбрать участки фасада, на которых следует устанавливать ветрозащиту, и те участки, на которых можно обойтись без нее.
Мы разработали ряд критериев, которых следует придерживаться, оценивая теплозащитные свойства конструкции при решении вопроса о необходимости установки ветрозащиты.
- Что ж, еще один «гол» в ворота ярых защитников пленок. Но что можно противопоставить такому доводу, как защита утеплителя от увлажнения атмосферными осадками?
- Мы проводили расчеты увлажнения утеплителя вентилируемого фасада косым дождем с учетом аэродинамики здания. Результаты, полученные при анализе вероятности проникания капель через зазоры между облицовочными плитками, показали, что капли, стекающие по поверхности плиток, практически не имеют шансов попасть на утеплитель (т.е. пролететь через зазор, не коснувшись стенок). При обложном дожде их количество составляет 0, 75% от общего числа капель, попавших на фасад, а при ливневом — 1, 25%. Поэтому на утеплитель попадают в основном капли, приносимые с потоком воздуха и проникающие в зазор между плитками, не коснувшись стенок.
При увлажнении косым дождем поверхности вентилируемого фасада вода, попавшая на его поверхность, в основном будет стекать по облицовке. При этом чем больше толщина воздушной прослойки и чем меньше зазор между облицовочными плитками, тем меньше влаги попадет на поверхность утеплителя.
Расчеты увлажнения косым дождем выполнялись для фасада при толщине воздушной прослойки 100 мм и ширине швов между облицовочными плитками б мм. Расчеты позволили установить следующее: при условии, что годовая сумма осадков выпадает одномоментно, причем с ветром, характерным для Москвы во время дождя, количество влаги, прошедшей через зазоры между облицовочными плитками и попавшей на утеплитель, не превышает 25 г/м2. Эта величина влаги ничтожно мала, она значительно меньше той, которая попадает в него благодаря диффузии. Это означает, что в рассмотренном случае утеплитель в защите от атмосферных осадков не нуждается.
Если же строительство фасада проводится в регионе, характеризующемся косыми дождями с сильным ветром, как, например, в Приморском крае, то можно рекомендовать устройство сплошной облицовки без зазоров на всю высоту фасада. При этом, естественно, такой фасад должен иметь нижний и верхний продухи воздушной прослойки. При проектировании такого фасада необходимо с особой тщательностью проводить расчет влажностного режима воздушной прослойки.
- Последний «козырь» — сохранность утеплителя в период перерыва монтажных работ…
- Да тут вообще сама по себе постановка вопроса странная: для достижения временных целей в период монтажа предлагается устанавливать ветрозащитную пленку, которая должна работать весь период эксплуатации фасада. А кроме того, на любом здании имеются участки, подверженные воздействию ветра, образованию завихрений и т.д. На таких участках ветрозащитные покрытия не столько обеспечивают сохранность утеплителя, сколько сами нуждаются в защите, особенно если стоят незакрытыми облицовкой продолжительное время. Возможно, что для сохранности утеплителя при задержке монтажа облицовки следует закрывать фасад какой-то специальной временной оболочкой, но использовать в качестве таковой ветрозащитные пленки неразумно. Во всяком случае считать этот аргумент серьезным доводом в пользу устройства ветрозащиты нельзя.
- Каков же вывод из всего сказанного?
- Сегодня применение ветрозащитных покрытий в вентилируемых фасадах обосновано недостаточно. Я бы сказал, что их использование в настоящее время обусловлено директивно. К тому же существует немало объектов с фасадами, возведенными без ветровлагозащитной пленки, и объекты эти по сей день нормально функционируют.
Поэтому представляется целесообразным такой порядок решения вопроса об использовании ветрозащитных пленок.
Прежде всего выделить участки фасада, где следует устанавливать ветрозащиту, не обусловленную теплофизическими требованиями. Например, по углам зданий.
Необходимость устройства ветрозащиты на остальных участках фасадов следует проверять теплофизическими расчетами при проектировании, используя разработанные нами критерии.
На некоторых участках фасада — там, где ветрозащита все же обусловлена теплофизическими требованиями, ее отсутствие можно компенсировать толщиной утеплителя. Конечно, это увеличит стоимость системы, но ненамного, поскольку не придется платить за саму пленку и работы по ее монтажу.