Вопросы устройства пароизоляции очень тесно перекликаются с темой энергоэффективности зданий и сооружений. Большую научно-исследовательскую работу в этой области провели специалисты ТЕХНОНИКОЛЬ. Об этом расскажем в нашей статье.
Проблема требовала решения
В ассортименте компании есть продукт — Паробарьер, объединяющий в себе перечень самых необходимых для пароизоляции по профилированному настилу характеристик: он тонкий, самоклеящийся (благодаря битумно-полимерному вяжущему) и имеет покрытие в виде фольги, которая обладает близкой к нулевой паропроницаемостью.
В момент исследования мы видели, что на кровлях чаще всего применяют простую полиэтиленовую пленку, которая в большинстве случаев не выполняет свои функции в конструкциях плоских утепленных совмещенных крыш, но обо всем по порядку.
«В кровельных системах по профлисту укладываемая теплоизоляция, а также слои гидроизоляции требуют механической фиксации, которая выполняется в металлический профлист и неизбежно проходит через пароизоляцию, повреждая ее. В случае с полиэтиленовой пленкой далее происходит следующее: в холодный период года через отверстия,образованные от крепежа, в кровельную конструкцию начинает поступать более интенсивно водяной пар из помещения, а если учесть непроклеенные стыки пароизоляции, то объем пара получается достаточно большой, утеплитель начинает постепенно увлажняться, что неизбежно приводит к снижению его теплотехнических характеристик, а в некоторых случаях и прочности. В особо критических случаях мы можем даже наблюдать эффект дождя в солнечную погоду, это когда скопившийся влажный воздух конденсируется в больших количествах, а затем под воздействием силы тяжести и повышенной температуры от солнечных лучей начинает протекать обратно внутрь помещения. Чтобы глубже разобраться в данной проблеме, мы открыли НИОКР по влагонакоплению в конструкции», — рассказывает руководитель ЦФО ПГС БМиГ Татьяна Антропова.
Ответственными за НИОКР были технический директор направления ПГС подразделения «Битумные материалы и Гранулы» Александр Самсонов и эксперт направления «Кровельные рулонные битумосодержащие материалы»Антон Уртенков.
Первые шаги
Первые шаги были сделаны еще в 2014 году. Проведенные тогда испытания имели под собой цель изучения поведения различных пароизоляционных материалов в сочетании с механическим креплением.
«Нормативная документация допускает использование метода механического крепления через производительный слой и данный способ широко распространен в решениях по профлисту и не только. Для повышения эффективности применения производимых материалов, улучшения эксплуатационных способностей самих кровельных систем в целом, мы начали изучать различные типы пароизоляционных материалов, которые могут быть, в том числе в решениях с механическим креплением. По результатам испытаний, получили заключение о том, что применение битумной пароизоляции намного эффективнее, поскольку в момент прохождения крепежа через пароизоляцию он дополнительно герметизируется битумным вяжущим», — комментирует Антон Уртенков.
В таком случае использование битумных материалов в качестве пароизоляции очевидно намного эффективнее, чем использование классических полимерных пленок, которые, в то время, были повсеместно в подобных решениях. Благодаря проведенным исследованиям, в 2017 году стало возможным предложить внести изменения в СП17.13330.2017 КРОВЛИ о том, что при механическом креплении водоизоляционного ковра, теплоизоляционных плит и сборной стяжки к несущему настилу крыши пароизоляцию рекомендуется предусматривать из битумно-полимерного рулонного материала.
Результаты исследований
Следующим шагом стали совместные исследования с научно-исследовательским институтом строительной физики (НИИСФ), направленные на экспериментальное определение паропроницаемости пароизоляционных материалов по методике ГОСТ 25898-2012 и оценка эффективности их применения в кровельных системах.
Исследования показали, что в результате повреждения крепежом полимерной пароизоляционной пленки толщиной 0,2 мм, сопротивление подобной пароизоляции снижается на 16%. При этом сопротивление паропроницанию Паробарьера, при аналогичных повреждениях снижается лишь на 0,8%, что исследователи отнесли к ничтожно малым изменениям сопоставимым с погрешностью метода испытаний.
Поэтому повреждение саморезом Паробарьера в реальной конструкции, практически не будет оказывать влияния на снижение сопротивления паропроницанию через этот слой в отличии от полимерной пленки.
Далее последовали более масштабные испытания с исследованием кровельных конструкций собранных на лабораторном стенде.
«Испытания были достаточно длительные и это связано с тем, что процесс прохождения пара через материалы в реальных конструкциях небыстрый и даже в лабораторных условиях для установления стабильного потока пара требуется продолжительный период времени», — подчеркивает Антон Уртенков.
Первый этап испытаний занял четыре месяца, создавалась разница в температуре во влажности воздуха на внутренней и внешней стороне кровельной конструкции, то есть фактически одновременно моделировались условия улицы и помещения.
Результатом данного этапа НИОКР, который проводился совместно с ЦНИИПромзданий, стало внесение предложений по корректировке требований своде правил (СП), что сделало возможным применение именно фольгированного битумного материала в решениях с влажным режимом эксплуатации. Фактически исследователи еще раз подтвердили то, что материал Паробарьер хорошо себя показывает в любых условиях.
Параллельно велась работа в НИИСФ, которая была связана с исследованием расчетной модели процесса влагонакопления: исследователи поставили перед собой задачу по учету влияния количества крепежа в расчете влагонакопления, что не было реализовано ранее. По результатам данной работы были внесены изменения в СП 345.1325800.2017, которые установили обязательность учета количества установленного крепежа в кровельную конструкцию и типа используемой пароизоляции.
Успешные испытания
На следующем этапе в период 2020 – 2021 гг. в испытательной камере ЦНИИПромзданий были проведены испытания образцов систем с комбинированной теплоизоляцией (Минеральная вата+XPS). По их результатам было выявлено наличие образования инея и льда на поверхности водоизоляционного ковра и разделительного слоя из стеклохолста в образцах с полиэтиленовой пароизоляционной пленкой в условный зимний период эксплуатации. При этом в образцах крыши с Паробарьер образования льда между швами полимерной теплоизоляцией (XPS), на мембране и на стеклохолсте выявлено не было.
Специалисты пришли к выводу, что основной объем влаги конденсируется между мембраной и верхним теплоизоляционным слоем, а также в слое полимерной теплоизоляции.
При наступлении теплового периода года сконденсировавшаяся влага под воздействием сил тяжести и парциального давления опускается вниз и оказывается в нижнем теплоизоляционном слое конструкции (до 94% от общего объема сконденсировавшейся влаги).
В 2021-2023 годах исследовалось влияние толщин полимерной и минеральной теплоизоляции в комбинированных системах на процесс влагонакопления при циклических воздействиях зима-лето-зима. По результатам данного исследования было установлено накопление влаги за один сезон эксплуатации в случае применения пароизоляционной пленки с комбинированной теплоизоляцией, что с течением времени может привести к снижению эксплуатационных характеристик и полной замене кровельного решения.
Итоги работы
По результатам исследований подтверждено, что профлист в конструкции плоской крыши не является барьером и не может выполнять функцию пароизоляционного слоя.
В случае применения полимерной полиэтиленовой пароизоляционной пленки в крышах с механическим креплением водоизоляционного ковра и теплоизоляции к несущему основанию, накапливается в 3-5 раза больше влаги, в отличие от решений с применением в качестве пароизоляции битумосодержащего рулонного материала Паробарьер.
При перерасчете, влажность минеральной теплоизоляции в конструкциях с применением полиэтиленовой пароизоляционной пленки, может составить 5–8%, что недопустимо и неизбежно окажет влияние на её прочностные и теплотехнические характеристики. На основании результатов испытаний, полиэтиленовую пароизоляционную пленку нецелесообразно применять в качестве пароизоляционного слоя в утепленных совмещенных крышах с механическим креплением в несущее основание.
Очередным, но надеемся не последним итогом этой работы являются внесенные разработчиком СП 17.13330.2017 КРОВЛИ изменения, которые вышли под номером 4: «…на крышах зданий с мокрым и влажным режимом эксплуатации механическое крепление водоизоляционного ковра, теплоизоляционных плит и сборной стяжки через пароизоляцию не допускается. При применении фольгированных битумосодержащих материалов на крышах зданий с влажным режимом эксплуатации допускается механическое крепление водоизоляционного ковра, теплоизоляционных плит и сборной стяжки через пароизоляцию…»
По словам Александра Самсонова, несмотря на то, что исследования получили свое логическое завершение, открывается большое поле для дальнейших исследований.