Считается, что камень – лучший материал для постройки загородного дома. Благодаря долговечности, прочности приспособленности практически к любой географической местности камень очень популярен в строительной сфере. Однако действительно ли камень является лучшим материалом?
Несмотря на то что с добычей нефти и газа в России вроде бы все в порядке, цена на энергоносители в нашей стране неуклонно растет. И вот вслед за странами Европы РФ приняла в 2003 году новые нормы теплосопротивления ограждающих и несущих конструкций (СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий").
Но еще до принятия новых СНиПов к нам пришли (и продолжают приходить) новые эффективные строительные материалы и технологии.
Какими же должны быть стены (ограждающие конструкции) дома, чтобы соответствовать нормам строительной теплотехники? Ответ на этот вопрос не совсем однозначен.
Если провести расчеты, то получится, что, к примеру, кирпичная стена должна быть толщиной 2,3 м, а бетонная – 6 м. Следовательно, конструкция стен должна быть комбинированной, то есть многослойной. Причем один "слой" в этом случае будет выполнять несущую функцию, а другой – обеспечивать сбережение тепла.
Определенная сложность заключается в том, что части этого "слоеного пирога" слишком разные по своим физическим и химическим свойствам. Поэтому, чтобы их совместить, приходится придумывать хитроумные технологии строительства.
Немного физики
Какие параметры представляются наиболее важными при выборе материала для строительства энергоэффективного теплого дома? Это, в первую очередь, несущая способность материала, а также его теплоемкость и теплопроводность. Остановимся на последних.
Единица измерения теплоемкости – кДж/(кг·°С) – говорит о том, какое количество тепловой энергии содержится в 1 кг материала с температурой 1 градус Цельсия. Для примера рассмотрим два известных всем стройматериала - дерево и бетон. Теплоемкость первого составляет 2,3, а второго – 0,84 кДж/(кг·°С) (согласно СНиПам II-3-79).
Получается, что дерево гораздо более теплоемкий материал, и для его нагрева потребуется больше тепловой энергии, а при остывании оно отдаст в окружающую среду больше джоулей. Бетон быстрее нагреется и быстрее остынет. Однако эти цифры можно получить только в теории, если сравнить 1 кг абсолютно сухого дерева и 1 кг бетона.
Для строительной практики эти условные значения практически бесполезны, потому что, если сделать пересчет на квадратный метр реальной деревянной или бетонной стены, например, в 20 см, то картина меняется. Приведем небольшую таблицу, в которой для сравнения взят 1 м² стены толщиной 20 см из разных материалов (при температуре 20 °С).
Из приведенных цифр видно, что для нагревания 1 м² бетонной стены на 1 градус придется выработать почти в 20 раз больше тепловой энергии, чем для нагрева деревянной. То есть деревянный или каркасный дом можно протопить до нужной температуры гораздо быстрее, нежели бетонный или кирпичный, потому что вес (масса) кирпича и бетона больше.
Вспомним также, что кроме удельной теплоемкости существует и теплопроводность строительных материалов. Это свойство, характеризующее интенсивность переноса тепла в материале. С увеличением температуры, влажности и плотности вещества коэффициент теплопроводности увеличивается.
Термическое сопротивление однородной ограждающей конструкции, определяемое как отношение коэффициента теплопроводности стенового материала к толщине стены в метрах, должно быть не меньше требуемого сопротивления теплопередаче (зависит от температуры наиболее холодной пятидневки в регионе и других климатических параметров).
Для Московского региона сопротивление теплопередаче находится в пределах 3,1–3,2 м·°С/Вт. А в Новосибирске, где морозы зимой в среднем достигают 42 °С, этот показатель гораздо выше. Также следует учитывать, что в нагревательных процессах принимают участие не только стены, но и вообще все, что находится внутри дома – конструкции перекрытий, полов, окон, мебель, а также воздух. Существенную роль играют архитектурные особенности ограждающих конструкций и наличие "мостиков холода".
Дерево как строительный материал
Для комфорта в доме важно сочетание достаточной теплоемкости и низкой теплопроводности стенового материала. В этом отношении дереву нет равных. Это также хороший материал для домов сезонного проживания, в которые зимой хозяева приезжают лишь иногда.
Деревянный дом, длительное время не отапливаемый, лучше воспринимает резкое изменение температуры.
Образующийся при включении отопления конденсат частично впитывается деревом. Потом стены постепенно отдают накопленную влагу нагретому воздуху, способствуя тем самым поддержанию в жилых помещениях благоприятного микроклимата.
В строительстве используют хвойные породы: ель, сосну, лиственницу, пихту, и кедр. По соотношению цена/качество наиболее востребована сосна. Ее теплоемкость 2,3–2,7 кДж/(кг· К). Наряду со старинной технологией ручной рубки популярность приобрели и дома, возведенные из оцилиндрованного бревна, профилированного и обычного бруса, лафета, клееного бруса.
Что бы вы ни выбрали, учитывайте общее для деревянных стен правило - чем толще, тем лучше. И тут придется исходить из возможностей своего кошелька, так как с увеличением толщины бревна увеличивается стоимость материала и цена работы.
Чтобы соответствовать необходимой теплотехнической норме, бревно (оцилиндрованное или ручной рубки) должно быть диаметром не меньше 28 см, а профилированный брус – толщиной не меньше 24 см. Тогда дом можно не утеплять снаружи.
Между тем наиболее распространенный размер профилированного бруса – это 20×20 см, длина до 6 м. Так что застройщику придется сразу посчитать и решить, стенки какой толщины возводить: 20×20 см с последующим утеплением минеральной ватой и обшивкой (сайдингом, вагонкой, фасадными панелями) или более толстые без утепления и обшивки.
Отдельно скажем про обычный (не профилированный) брус размером 15×15 см. Он очень популярен в дачном строительстве, но тем не менее дом для круглогодичного проживания из такого материала лучше не строить. Он годится разве что для небольшого летнего садового домика. Однако внешний вид такого домика вряд ли вас порадует.
Как ни старайся законопатить щели между венцами, а они все равно появляются вследствие коробления и неравномерной усадки древесины. Птицы растаскивают конопатку для устройства гнезд. Под косым летним дождем стена промокает насквозь, а о промерзании зимой и говорить не приходится.
Если вы все-таки выбрали этот вид постройки, то вначале дождитесь осадки нового сруба (полгода или год) и приступайте к его наружному утеплению и обшивке. Оптимальной будет навесная система утепления (вентилируемый фасад). Отметим, что изнутри деревянные стены утеплять нежелательно и даже вредно.
Клееный брус...
...несколько превосходит массивный брус и оцилиндрованное бревно по прочности и твердости. За счет своей слоистой структуры изделие не подвержено образованию трещин и короблению, устойчиво к гниению. Тем не менее теплотехнические характеристики клееного бруса лишь немногим лучше, чем обычного соснового бревна.
В доме из бруса, где стены имеют толщину 20 см, можно жить и зимой. Однако отопление потребует больших затрат. Требованиям СНиП 23.02–2003 "Тепловая защита зданий" (для средней полосы Ro = 3,49 м²·°C/Вт) такое жилье также не соответствует.
Между тем стоимость домов из клееного бруса варьируется в пределах 40–80 тыс. руб. за м². Возникает вопрос, а стоит ли тратится сперва на стены толщиной 20 см, а потом на утепление и обшивку?
Да и жалко закрывать весьма декоративную поверхность клееного бруса навесным фасадом. Так что тут нужно крепко подумать. Для сравнения, дом из бревна ручной рубки обойдется в 40–70 тыс. руб. за м², средняя стоимость дома из оцилиндрованного бревна и профилированного бруса составит около 20–25 тыс. руб. за 1 м².
Грамотное утепление деревянных стен
С помощью специальных дюбелей к стенам крепят теплоизоляционные плиты из базальтовой ваты. Чтобы в утеплитель не проникала атмосферная влага, плиты затягивают супердиффузионной гидроветрозащитной мембраной (пленкой).
Такие мембраны защищают фасад от дождя, снега, конденсата и ветра. В то же время они хорошо пропускают пар, поступающий изнутри дома. Далее к стенам с определенным шагом прибивают направляющие рейки для крепления отделочного материала.
Отделкой может служить виниловый сайдинг, деревянная вагонка разной ширины и толщины, блок-хаус (строганая доска, выполненная в виде сегмента оцилиндрованного бревна) и другие материалы. Важно вверху и внизу оставить продухи для обеспечения циркуляции воздуха в вентиляционных каналах, образованных деревянными направляющими рейками.
Каркасные технологии строительства
Быть может, не все знают, но каркасная конструкция – одна из древнейших. Пример тому – фахверковые дома, имеющие жесткий несущий каркас из стоек, балок и раскосов. Пространство между элементами каркаса наши предки заполняли своего рода утеплителем – камышом или соломой, смешанными с глиной, или более надежным материалом – кирпичом-сырцом.
Каркас покрывали дегтем, чтобы не гнил, а глиняное заполнение штукатурили и белили. Часть каркаса обычно оставалась на виду, поэтому фахверковые дома имеют характерный черно-белый вид. Теплотехнические характеристики такого дома превосходны, летом в них прохладно, а зимой тепло. На сегодняшний день вариантов каркасной технологии существует очень много.
Многие страны, в первую очередь северные, внесли свою лепту в их создание и развитие: это Канада, США, Германия, страны Скандинавии. Однако принцип все тот же: деревянные или металлические стойки, объединенные горизонтальной обвязкой, снаружи обшивают листовыми материалами (ориентированно-стружечными, цементно-стружечными плитами, водостойкой фанерой и т.п.). Внутреннее пространство заполняют эффективным утеплителем – минеральной базальтовой ватой.
С внутренней стороны монтируют пароизоляционную пленку, снаружи натягивают гидро-ветрозащитную мембрану. Далее следует декоративная отделка стен.
Построенный по всем правилам каркасный или каркасно-панельный дом послужит вам верой и правдой не одно десятилетие. Каркасные и каркасно-панельные дома могут быть частично или полностью выполнены из элементов заводского производства, привезены на стройку и быстро собраны на месте. Для них не нужны мощные фундаменты, подойдут свайные и буронабивные конструкции.
Каркасный дом может принять любое обличье и выглядеть как деревянный, кирпичный, каменный, оштукатуренный. То же самое можно сказать и про внутреннюю отделку. Выбор огромен: ДВП, штукатурка, гипсокартон, обои, покраска, деревянная вагонка, панели и другие материалы. В недрах каркасных стен удобно размещать коммуникации, электропровода, трубы отопления, что положительно сказывается на дизайне интерьера.
После монтажа оборудования и завершения отделки каркасный дом полностью готов к проживанию. Если вы бываете в своем загородном доме наездами, на выходных и каникулах, альтернативы каркасному строению практически нет. Его можно быстро, буквально за вечер, прогреть.
Но если отопление выключить, "ледниковый период" настанет так же быстро. Это происходит потому, что, в отличие от бетонной и кирпичной, каркасной стене практически негде удерживать тепло. Даже деревянная обшивка не справится с этой функцией в силу своей малой массы.
А у минеральной ваты другое призвание: она играет роль надежной границы между двумя температурными средами – холодной внешней и теплой внутренней. Так что нагреть каркасный дом впрок не получится. Что же до цены, то общее правило "Дешево хорошо не бывает" действует и здесь.
Излишняя экономия на стройке неуместна. Цена квадратного метра сильно зависит от производителя строительных элементов, от дальности расстояния до стройплощадки, зарплаты рабочих. В среднем сданный под ключ дом обойдется примерно в 19–24 тыс. руб. за 1 м² общей площади.
Кирпич
Глиняный кирпич всегда был символом чего-то стабильного и нерушимого. Действительно, кирпич прочен, морозостоек, невосприимчив к атмосферным воздействиям. А вот теплотехнические показатели материала оставляют желать лучшего.
Кирпичную продукцию можно разделить на три группы:
1. Полнотелые изделия:
- кирпич обыкновенный (плотность 1700–1800 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,6–0,7 Вт/м·°С);
- кирпич условно-эффективный (плотность 1400–1600 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,35–0,5 Вт/м·°С);
- кирпич эффективный (плотность меньше 1100 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,18–0,25 Вт/м·°С).
2. Пустотные кирпичи с долей пустот от 5 до 40 %. Сюда же можно отнести и облицовочную продукцию.
3. Поризованные кирпичи, в том числе крупноформатные кирпичи-камни. Низкий коэффициент теплопроводности последних достигается за счет замкнутых воздушных пор, а также особой структуры материала с пустотами в форме сот.
Если принимать в расчет стены толщиной 510 мм или 640 мм, покрытые необходимым слоем "теплой" штукатурки, то до нормы дотягивают лишь эффективные керамические изделия. Стены из полнотелого и условно-эффективного кирпича нуждаются в дополнительном утеплении.
Для решения этой задачи предлагается три варианта: устройство штукатурной теплоизоляционной системы, монтаж навесной фасадной системы утепления (вентилируемый фасад) и возведение трехслойных стен с теплоизолирующей прослойкой. Дом из кирпича хорош для постоянного проживания. Кирпичные конструкции "дышат", то есть способны обеспечить воздухообмен в толще стен, и имеют солидную тепловую инерцию.
Нагревшись, такая стена долго держит тепло даже при минимальном отоплении, постепенно отдавая его в окружающее пространство. То есть если вдруг сломается отопительный агрегат, то можно будет длительное время продержаться до приезда специалистов–ремонтников в более-менее комфортной атмосфере.
Ячеистый бетон
Ячеистый бетон – термин собирательный, объединяющий мелкопористые строительные материалы на основе минерального связующего (извести, цемента). Сюда относятся крупноформатные блоки из газобетона, газосиликата, пенобетона и пеносиликата. В самостоятельную категорию выделяют пенополистиролбетон.
Структура перечисленных материалов образована мелкими воздушными порами (ячейками). Именно они придают изделиям из ячеистого бетона высокую теплоизоляционную способность и сравнительно небольшую объемную массу.
Стены, возведенные по технологии однорядной блочной кладки, не требуют дополнительного утепления. Мощный фундамент им также не нужен. По своим экологическим и прочим характеристикам этот материал близок к дереву, но выгодно отличается от него тем, что не горит и не деформируется при изменении влажности. При этом по своим теплотехническим показателям стена из ячеистого бетона превосходит кирпичную.
Ячеистые бетоны подразделяются на теплоизоляционные (плотность до 400 кг/м³, пористость 92 %), конструкционно-теплоизоляционные (плотность 400–800 кг/м³, пористость 82 %) и конструкционные (плотность 800–1400 кг/м³, пористость до 66 %).
То есть чем выше плотность материала, тем ниже его теплоизоляционная способность. Именно мелкопористая структура обеспечивает материалу при относительно небольшом весе хорошую тепло и звукоизоляционную способность, а также паропроницаемость (что вообще не свойственно монолитным бетонным конструкциям).
Если говорить о качественных газобетонных изделиях, то для строительства загородного дома следует использовать блоки плотностью не ниже 500 кг/м³. Такие газобетоны изготавливают на крупных высокотехнологичных производствах. Блоки отличает геометрическая точность и соответствие реальных характеристик материала показателям, заявленным производителем.
Чтобы стены из газобетона получилась нужного качества, кладку ведут на специальном минеральном клее. Это обеспечивает толщину швов всего 1–3 мм (для сравнения, кладка на цементно–песчаном растворе дает швы 12–15 мм).
При этом существенно снижаются теплопотери, ведь толстые швы – это настоящие "мостики холода", через которые тепло уходит из дома. Пенобетон более доступен по цене, нежели газобетон (для сравнения, первый обойдется в 1300 руб./м³, а второй – 2800 руб./м³), поэтому многие застройщики обращают к нему свои взоры.
Но дело в том, что пенобетонные блоки можно производить на особых мобильных установках довольно-таки кустарным способом. Поэтому их изготовлением часто занимаются предприятия малого бизнеса. Для получения мелкопористой структуры используют особые вещества – пенообразователи.
По преимуществу это дубильные экстракты кожевенной промышленности, разные щелоки и т.д., то есть органические соединения, которые имеют ограниченный срок хранения и разную способность к пенообразованию.
Чтобы снизить себестоимость продукции, производители вместо кварцевого песка применяют заменители в виде промышленных отходов: золу-унос, шлаки и т.д. Твердение блоков происходит в естественных условиях. Процесс протекает неравномерно, вызывая усадочные деформации.
Все это приводит к, мягко говоря, расплывчатым техническим характеристикам конечного продукта. Материал обладает достаточной прочностью и хорошо сохраняет тепло, но при условии изготовления по всем правилам.
Пенополистиролбетон (от 3500 руб./м³) имеет ячеистую структуру, которая образуется за счет специально обработанных полистирольных гранул. Полимерные "зерна", состоящие на 90 % из воздуха, обеспечивают пенополистиролбетону самые высокие среди ячеистых бетонов показатели по теплосбережению.
Коэффициент его теплопроводности составляет 0,055–0,175 Вт/м²·°С. К тому же это наполнение обладает водоотталкивающей способностью, что повышает водостойкость материала в целом. В этом обзоре мы рассмотрели основные, наиболее распространенные строительные материалы и технологии.