Каменные стены с воздушной вентилируемой прослойкой имеют древнюю историю. Еще до открытия Америки Колумбом индейцы нынешних южных штатов США строили дома с лицевым слоем из кирпича, отделенным от внутреннего несущего слоя воздушным зазором толщиной 20–30 см. Это позволяло сохранять микроклимат внутри помещений при резких сменах температуры наружного воздуха. В XX в. слоистые стены с лицевым слоем из кирпича широко применялись в северных европейских странах с влажным климатом. Первоначально это было вызвано необходимостью обезопасить наружные стены от повышенной влажности окружающей среды. Например, при частых косых дождях неоштукатуренные кирпичные стены способны увлажняться до 25–35 см, что приводит к снижению их теплоизоляционных свойств и долговечности. Эффективным способом защиты стен от переувлажнения явилось устройство воздушной вентилируемой прослойки толщиной до 5 см [1]. При этом для обеспечения совместной работы внутренний и лицевой слои соединялись между собой кирпичными диафрагмами либо, во избежание мостиков холода, гибкими стальными связями. Следует отметить, что в целях вентилирования деревянные перекрытия также обладали воздушными прослойками, соединенными с вентилируемыми каналами стен (рис. 1). Такая технология, известная как колодцевая кладка, широко применялась во всех республиках бывшего СССР вплоть до 70-х гг. ХХ в.
В 70-х годах прошлого столетия в Европе из-за повышения требований к теплозащитным свойствам стен толщина воздушной прослойки увеличивается до 10–15 см с целью размещения эффективного утеплителя, а лицевой кирпичный слой преимущественно соединяется с внутренним несущим слоем с помощью гибких анкеров (рис. 2). Такое решение применяется как в нововозводимых домах, так и в старых каменных, которые с целью снижения энергозатрат на обогрев и повышение презентабельности (эстетики фасадов) обкладываются высококачественным кирпичом.
В связи с ужесточением требований Мирового банка к экономии энергоресурсов толщина зазора между лицевым и внутренним слоями, заполненного утеплителем, должна быть увеличена до 15–20 см. При этом предпочтение отдается решению, показанному на рисунке 2, б, в котором во избежание сезонного влагонакопления в утеплителе и кирпичной кладке между ними устраивается воздушная вентилируемая прослойка (по примеру навесных фасадов). Такая прослойка способствует охлаждению и высыханию лицевого слоя, повышая этим его долговечность, а высыхание утеплителя – стабильности его теплотехнических свойств. Кроме того, предотвращается конденсация водяного пара на стальных анкерах, которые даже будучи оцинкованными подвергаются коррозии, особенно при контакте с минеральной ватой и фенольно-резольным пенопластом [2]. Категорически запрещается располагать воздушную прослойку между утеплителем и внутренним слоем стены, т.к. при таком расположении водяной пар в результате диффузии конденсируется в толще утеплителя, резко снижая его теплоизоляционные свойства.
Толщина воздушной прослойки с учетом возможности выдавливания раствора лицевого слоя внутрь должна быть около 4–5 см. При большей толщине возникающие воздушные потоки способствуют охлаждению утеплителя. На рис. 3 представлены полученные авторами опытные графические зависимости изменения температуры наружного воздуха, лицевого слоя из силикатного кирпича и воздушной прослойки в одном из эксплуатируемых зданий.
Их анализ показывает, что суточные колебания температуры наружного воздуха вызывают такие же колебания температуры воздушной прослойки и лицевого слоя. Существенным является то, что температура лицевого слоя может намного превышать температуру воздуха, а разница температур на наружной и внутренней поверхности лицевого слоя (до 10 0С) приводит к его колебанию из-за температурных деформаций. Благодаря циркуляции воздуха в прослойке в летнее время происходит охлаждение лицевого слоя, а в осенне-зимнее время предотвращается его увлажнение. Вентилируемая прослойка должна быть непрерывной по высоте и длине невысоких зданий либо в случае высоких каркасно-монолитных зданий с поэтажной разрезкой кладок – в пределах этажа.
В России, как и в большинстве других стран СНГ, слоистые каменные стены стали широко применяться в середине 1990-х годов в связи с повышением нормативных требований к теплозащитным свойствам наружных стен жилых зданий. В процессе эксплуатации таких стен уже в первые годы выявился ряд серьезных недостатков, приведших к аварийному состоянию лицевого слоя в виде его растрескивания и отслоения. Одним из основных недостатков, по мнению специалистов, является отсутствие вентилируемой воздушной прослойки, что приводит к сезонному накоплению влаги между лицевым и внутренним слоями стены [3, 4].
Следует отметить, что СНиП 23–02–2003 [5] и ТКП 45–2.04–43–2006 [6] предписывают для многослойных ограждающих конструкций производить расчеты на сезонное влагонакопление. Эти расчеты тем более необходимы для широко применяемых конструкций двухслойных стен с внутренним слоем из ячеисто-бетонных блоков и лицевым слоем из пустотелых керамических камней. Известные недостатки таких стен усугубляются тем, что не защищенные термически торцы железобетонных перекрытий и балконов являются мостиками холода, которые оказывают негативное влияние на температурно-влажностное состояние обоих слоев кладки (рис. 4).
Термоизолирующие вставки в краевой части перекрытия методом сквозной перфорации не только малоэффективны, но и способствуют скоплению в них влаги в зимнее время. Скапливание конденсата между лицевым и внутренними слоями стен особенно на уровне перекрытий приводит в зимнее время к образованию льда. Одним из негативных последствий этого является “выдавливание” лицевого слоя наружу. Следует отметить, что свою “лепту” в этот процесс вносят и архитекторы, разнообразив цветовую гамму фасадов (рис. 4). Материалы темного цвета, как известно, способны более поглощать солнечную энергию, чем материалы светлых тонов. В связи с этим температура лицевого слоя, а следовательно, и воздуха в вентилируемой прослойке могут существенно отличаться в пределах одного фасада.
Отсутствие вентилируемой прослойки в двухслойных стенах (рис. 5) приводит к возникновению температурных деформаций во внутреннем слое. Являясь заполнением каркаса, при стесненных температурных деформациях внутренний слой подвержен трещинообразованию. Чаще всего трещины возникают в углах оконных и дверных проемов.
В зарубежной практике рассматриваемые вопросы разрешены давно и успешно. На рис. 6 показана типовая конструкция трехслойной стены с воздушной вентилируемой прослойкой.
Вентилирование стены и одновременно отвод конденсационной влаги в уровне перекрытий осуществляются с помощью специальных пластмассовых вкладышей, устанавливаемых в вертикальных растворных швах (рис. 6, в), а также под и над оконными и дверными проемами. Подобное решение было воплощено в конце 80-х годов ХХ века в разработанной ЦНИИСК типовой серии домов 2.130–8 (выпуски 0 и 1), в которой, в частности, предусматривались отливы из оцинкованной стали в уровне перекрытий. Такие отливы из нержавеющей стали являются атрибутом лицевого кирпичного слоя многоэтажных зданий, возводимых в США. Кроме отвода конденсата, отливы выполняют функцию водоразбрызгивающих карнизов, предотвращающих затекание в щель между лицом перекрытия и кладкой больших дождевых потоков, которые стекают по фасадам многоэтажных зданий.
Заслуживает также внимания способ отвода конденсата из внутренней полости стены (рис. 7).
Скапливаясь на гидроизоляционной пленке, уложенной между внутренним и лицевым слоями на уровне перекрытий, конденсат отводится с помощью специальных фитилей из влагопоглощающих материалов.
В заключение следует отметить, что обеспечение надежного вентилирования слоистых каменных стен существенно повышает их качество и долговечность. Это доказано научными исследованиями и многолетним опытом их эксплуатации в странах Европы. Апробированные технические решения слоистых стен надлежит внедрять и в Республике Беларусь. При этом необходимо помнить, что обеспечению надежного вентилирования стен должны предшествовать соответствующие теплотехнические расчеты для конкретных климатических условий эксплуатации зданий.
Литература
1. Ahrert, R., Krause, K. Tipische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960, Band 1. – Berlin, 2008. – 216 s.
2. Слоистые кладки в каркасно-монолитном строительстве // Технологии строительства. – 2009. – № 1 (63).
3. Ищук, М.К. Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки. – М.: РИФ “Стройматериалы”, 2009. – 360 с.
4. Лобов, О.И., Ананьев, А.И. Долговечность наружных стен современных многоэтажных зданий // Жилищное строительство. – 2008. – № 8. – С. 48–52.
5. СНиП 23–02–2003 Тепловая защита зданий. Госстрой России. – М., 2004. – 61 с.
6. ТКП 45–2.04–43–2006 Строительная теплотехника. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь. – Мн., 2007. – 32 с.