Полное руководство по теплоизоляции крыш на 2022 год
С приближением зимы и ростом цен на природный газ имеет смысл позаботиться о том, чтобы наши дома были как можно лучше изолированы. Изоляция может принимать разные формы, но некоторые материалы работают лучше, чем другие.
Часто расположение необходимой изоляции определяет, какую версию использовать, но некоторые материалы подходят практически везде.
Чтобы прояснить, что такое изоляция и для чего она нужна, сегодня мы обсудим изоляционные материалы, обычно используемые в современной строительной отрасли, и предложим несколько плюсов и минусов каждой конструкции.
Зачем утеплять крышу?
Изоляция крыши — одно из лучших вложений, которое может сделать домовладелец. По мере роста цен на энергоносители увеличивается и окупаемость инвестиций, обеспечиваемых теплоизоляцией. Однако существует точка убывающей отдачи, поскольку стоимость изоляции может опережать стоимость отопления и охлаждения.
Во многих случаях эти затраты оправданы, поскольку домовладелец планирует оставаться в доме в течение многих лет. Как правило, согласно большинству строительных норм и правил требуется как минимум изоляция R-38 на чердаке, но в некоторых северных штатах США может потребоваться изоляция R-60.
В зависимости от конструкции дома адекватная теплоизоляция может значительно снизить затраты на электроэнергию, не говоря уже об экологически безопасном сокращении потребления энергии. Как мы знаем, теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается, поэтому мы хотим, чтобы наибольшая изоляция была там, где она будет наиболее эффективной, а именно на крыше.
Как работает изоляция крыши?
Изоляционные работы за счет сопротивления теплопередаче. Проще говоря, это означает, что основной функцией изоляции является отделение холодного воздуха от теплого. В большинстве типов изоляции основное преимущество заключается в воздухе, находящемся внутри материала, а не в самом материале.
Интересно, что воздух — один из лучших доступных изоляторов. Другие газы, такие как аргон, также очень эффективно противостоят тепловому переносу. Например, во многих современных окнах используется аргон между двумя стеклами, отделяющий внутреннее стекло от внешнего.
Изоляция крыши может иметь несколько форм, и каждая форма имеет свои плюсы и минусы в зависимости от того, где она установлена. Часто сочетание различных форм обеспечивает наилучшие общие характеристики крыши, особенно если в конструкции используются сводчатые или соборные потолки.
Наилучший проект изоляции крыши, как правило, включает в себя баланс R-коэффициента, устранения сквозняков и начальной стоимости.
Каковы преимущества изоляции крыши?
- Снижение затрат на электроэнергию
Несомненно, основным преимуществом утепления крыши является энергосбережение. Для домовладельцев это по сути означает экономию денег на счетах за коммунальные услуги.
Возврат инвестиций будет варьироваться от дома к дому, но, как правило, чем больше изоляции, тем лучше. Во многих случаях это делает установку изоляции прямо пропорциональной экономии энергии.
- Пароизоляция
Некоторые виды изоляции, такие как ватин из стекловолокна, не только снижают теплопередачу, но и противостоят влаге. Эти войлочные материалы обычно имеют бумажную основу, что означает, что одна сторона включает влагостойкий слой, который препятствует проникновению влаги. Уменьшение влажности поможет предотвратить проблемы с плесенью и грибком, помогая волокнам стекловолокна инкапсулировать воздушные карманы в войлоке.
- Увеличенный срок службы ОВК
В большинстве домов используется какая-либо система вентиляции и кондиционирования с принудительной подачей воздуха, в которой есть движущиеся части, которые со временем изнашиваются. Изоляция крыши продлевает срок службы механической системы принудительной вентиляции за счет снижения износа уязвимых частей, таких как вентилятор, устройство обработки воздуха и компрессор.
Эти компоненты выполняют основную часть работы, поэтому поддержание их в хорошем состоянии приведет к экономии средств при владении.
Какие у меня варианты изоляции крыши?
Большинство видов кровельной изоляции можно разделить на вдуваемые, пенопластовые или войлочные. Вдувная изоляция использует преимущества оборудования для очень быстрой установки большого количества изоляционного материала.
Это особенно полезно на чердаках, где толщина прямо пропорциональна эффективности. Здесь мы обсудим распространенные варианты вдуваемой изоляции и несколько плюсов и минусов каждого из них:
Вариант 1. Свободная изоляция из стекловолокна Свободная изоляция из стекловолокна обычно продается в большом тюке, который вдувается на чердак с помощью машина, называемая бункером. Эти машины измельчают тюк, помогая волокнам подниматься по воздуху. Затем мощный воздуходув проталкивает стекловолокно через шланг, откуда его можно направить на место.
Во время установки необходимо носить защитное снаряжение, чтобы избежать вдыхания волокон стекловолокна, так как эти волокна могут содержать раздражающие кожу и легкие вещества. Поэтому необходимо носить защитное снаряжение, в том числе респиратор. Чтобы снизить риск, некоторые производители уменьшили или устранили раздражающие химические вещества, часто встречающиеся в изоляции из стекловолокна, такие как формальдегид.
Вариант 2. ЦеллюлозаЦеллюлоза относительно недорога и работает лучше, чем холоднее. Целлюлоза представляет собой бумажный продукт, который, как и сыпучее стекловолокно, подается в бункер и выдувается в чердачное помещение. Это позволяет использовать целлюлозу в количествах, достаточных для достижения необходимого значения R для региона.
Как правило, для достижения того же значения теплопроводности требуется больше целлюлозы, чем стекловолокна, но первоначальные затраты, как правило, одинаковы. При использовании целлюлозы требуется надлежащее защитное снаряжение, поскольку переносимые по воздуху волокна могут раздражать как кожу, так и легкие во время установки.
Листовой пенопласт обычно изготавливается из пенополистирола, но большинство производителей добавляют к листам некоторые функции, такие как пароизоляция. Листовой пенопласт часто используется в конструкциях сводчатых и соборных потолков, где требуется механическое соединение с каркасом крыши. Листовой пенопласт обычно устанавливается с помощью скоб или гвоздей с пуговицами, но его также можно приклеить на место.
Вариант 4. Напыляемая пенаНапыляемая пена является популярным выбором для нового строительства. Большинству из нас монтажная пена известна как красная банка с желтой крышкой, которая обычно расширяется при высыхании. В современном строительстве используются два распространенных типа напыляемой пены.
Первый, называемый пенопластом с открытыми порами, имеет тенденцию расширяться по мере отверждения. Пена с закрытыми порами намного плотнее, чем пена с открытыми порами, лишь немного расширяется и может обеспечить пароизоляцию после отверждения.
Это делает распыляемую пену с закрытыми порами наиболее популярным выбором среди профессионалов.
Ватин из стекловолокна — это, вероятно, то, о чем большинство из нас думает, когда представляет себе изоляцию. Эта форма существует уже несколько десятилетий, потому что она проста в установке, отлично работает и служит долго.
Тем не менее, при утеплении кровли стекловолоконные войлочные плиты довольно неэффективны в установке, поскольку нет никакой разницы между установкой войлоков между стропилами и их установкой между стойками стен. Если в доме нет сводчатых или соборных потолков, использование стекловолоконных плит часто обходится дороже, чем вдуваемая изоляция, из-за затрат на установку.
Процесс установки теплоизоляции крыши
- Свободное стекловолокно
Установка незакрепленного стекловолокна проста и требует всего несколько компонентов.
Процесс очень прост.
Следующим шагом является установка глубиномеров, которые представляют собой просто бумажные мерные палочки, которые раскладывают по чердаку. Они используются, чтобы сохранить толщину как можно более равномерным. Глубина равна значению R, поэтому общее необходимое количество будет зависеть как от площади, так и от толщины.
Изоляция надувается на необходимую глубину с помощью мерных стержней, чтобы поддерживать постоянную толщину. В большинстве случаев два человека значительно ускорят процесс. Один человек находится на чердаке, а помощник остается с бункером.
Бункер заполнен стекловолокном столько, сколько он может вместить, и человек на чердаке использует длинный шланг, подсоединенный к бункеру. В большинстве случаев на шланге есть дистанционный выключатель, позволяющий человеку на чердаке останавливать и запускать бункер по мере необходимости.
- Целлюлоза
Целлюлоза укладывается точно так же, как и насыпной стеклохолст, за исключением того, что целлюлоза обычно более плотно укладывается в тюк.
Для этого часто требуется разбить тюк на части, прежде чем поместить его в бункер.
Целлюлозная пыль также является раздражителем, поэтому требуется защитное снаряжение, включая респиратор. В остальном процесс, датчики и даже используемый бункер идентичны сыпучему стекловолокну.
- Пенопласт
Листовой пенопласт обычно устанавливается с помощью степлера, гвоздей с пуговицами или клея. Листовой пенопласт очень легкий, поэтому его можно монтировать на поверхность или устанавливать между потолочными балками и фермами.
Большинство профессиональных монтажников используют либо электрический, либо пневматический степлер, что позволяет очень быстро выполнить работу. Гвозди с пуговицами в основном представляют собой гвозди для гипсокартона с добавленной «кнопкой» или небольшой пластиковой втулкой. Эта кнопка увеличивает функцию шляпки гвоздя и имеет более сильную удерживающую способность, чем стандартный гвоздь.
Также широко используются клеи, однако их удаление в будущем может быть затруднено.
В большинстве случаев листы пенопласта необходимо складывать вместе для достижения желаемой толщины, что делает клей популярным средством крепления.
- Пенный спрей
Напыляемая пена, вероятно, является наиболее популярным методом изоляции, используемым в настоящее время в современном строительстве. В большинстве случаев распыляемая пена обеспечивает пароизоляцию, герметизацию трещин и изоляцию после отверждения.
Для установки распыляемой пены используется машина, похожая на краскораспылитель. Эта машина распыляет очень липкую жидкую пену на область, и по мере отверждения пена слегка расширяется, заполняя любые пустоты. Распылительная пена очень быстрая и эффективная, но в большинстве случаев не считается проектом «сделай сам», так как работа требует защитного снаряжения, специальной подготовки и дорогостоящего оборудования.
- Ватин из стекловолокна
В отличие от этого, ватин из стекловолокна может быть легко установлен домашним мастером с помощью нескольких инструментов.
Ватин, вероятно, то, о чем мы думаем, когда представляем себе изоляцию. Войлок имеет бумажную сторону (пароизоляция) и открытую сторону. При использовании войлока бумажная сторона всегда обращена к отапливаемому помещению.
На практике это означает, что бумажная сторона обращена внутрь помещения. Войлок просто обрезается по длине и устанавливается между стропилами или балками с помощью скоб, ленты или гвоздей. Войлок также можно штабелировать, чтобы увеличить значение R.
Изоляция означает экономию
С точки зрения энергосбережения установка слишком большого количества изоляции на крыше может быть проблемой. Каждый БТЕ сэкономленной энергии является хорошей новостью как для домовладельца, так и для окружающей среды.
Однако многие строители устанавливают столько изоляции, сколько требуется местными строительными нормами. Следует отметить, что строительные нормы, как правило, основаны на минимальных требованиях, а не на самом лучшем варианте. Следование установленным руководящим принципам EPA для любого конкретного региона обычно приводит к созданию наиболее рентабельной системы изоляции доллар за доллар.
Новые правила IBC для изоляции в невентилируемых закрытых узлах каркаса крыши — Страница 4 из 4
Рисунок 8: Сборка крыши с воздухонепроницаемой изоляцией полностью под настилом крыши.Опции для современных невентилируемых крыш
Дизайнеров могут смутить многочисленные и объемные требования, содержащиеся в разделе 1203.3. Чтобы помочь, ниже приведены некоторые примеры кровельных конструкций для невентилируемых стропил/ферм или невентилируемых чердаков, отвечающих новым требованиям правил, проиллюстрированных для простоты. Приведенные ниже примеры предназначены только для иллюстрации требований к коду раздела 1203.3 и не относятся к каким-либо другим правилам ( напр. применимых требований пожарной безопасности), которые могут быть вызваны.
Изоляция полностью над настилом крыши
Размещение всей изоляции , требуемой в соответствии с нормами IECC , над настилом крыши с замедлителем пара обеспечит приемлемые гигротермические характеристики во всех климатических зонах (Рис.
7). Это соответствует требованиям раздела 5.1.4.
Изоляция полностью под настилом крыши
Раздел 1203.3 отталкивает проектировщиков от необходимости иметь всю изоляцию между отделкой потолка и кровлей в невентилируемом узле. Проектировщики, выбирающие такое расположение изоляции, должны знать о нескольких предостережениях. Если изоляция находится полностью под палубой, часть ее должна быть воздухонепроницаемой, как правило, из расширяющейся пены. При обеспечении только воздухонепроницаемой изоляции ее следует наносить непосредственно на нижнюю сторону обшивки крыши согласно п. 5.1.1 (рис. 8). Непрерывность изоляционного слоя в этих узлах очень важна для производительности. Обратите внимание, что иногда непрерывная изоляция под кровельным настилом может скрывать или улавливать утечки воды, возникающие в результате дефекта кровельного покрытия.
Рисунок 9: Крыша в сборе с воздухонепроницаемой и воздухопроницаемой изоляцией полностью под настилом крыши.
В качестве альтернативы изоляция полностью под настилом крыши может состоять из комбинации воздухонепроницаемой и воздухопроницаемой изоляции, чтобы соответствовать требованиям 5.1.3. Непроницаемая изоляция должна находиться в непосредственном контакте с нижней стороной настила, а воздухопроницаемая изоляция устанавливается непосредственно под ней (рис. 9). В таблице 1203.3 описывается минимальное значение изоляции воздухонепроницаемого слоя изоляции для предотвращения образования конденсата при комбинировании воздухонепроницаемой и воздухопроницаемой изоляции под палубой, которые соответствуют предписанию 9.0170 Толщина изоляции, требуемая кодом IECC
Изоляция как над, так и под настилом крыши
Раздельные изоляционные сборки подпадают под действие разделов 5.1.2 или 5.1.4. Кодекс предлагает нормативные требования в Таблице 1203.3, в которой разъясняется минимальное количество изоляции над настилом крыши в зависимости от климатической зоны. Важно отметить, что нормы требуют все большей изоляции над настилом крыши по мере того, как расчетная климатическая зона становится холоднее, тем самым удерживая плоскость настила конструкционного настила выше точки росы (пункт 5.1.2).
Рисунок 10: Сборка крыши с изоляцией сверху и снизу крыши.В качестве альтернативы над настилом крыши может быть предусмотрена меньшая изоляция при условии, что анализ, основанный на характеристиках, показывает, что температура внутренней поверхности обшивки крыши поддерживается выше 7°С при нормальных условиях эксплуатации (пункт 5.1.4).
Проектировщики должны соблюдать как значения изоляции над палубой, так и общую величину изоляции, предписанные в IECC, , которые предполагают, что изоляция, относящаяся к категории «чердак и прочее», будет прервана шпильками, поэтому проектировщики могут изменить некоторую часть общей изоляции.
В данном случае код не предписывает и не запрещает использование замедлителя испарений на конструкционной обшивке палубы. Разработчики используют свое суждение, чтобы определить, требуется ли замедлитель пара для ограничения диффузии пара и возможного образования конденсата. На рис. 10 показан пример сборки крыши для климатической зоны 4а.
Заключение
Эти новые требования в разделе 1203.3 налагают ограничения на кровельные конструкции с изоляцией под конструкционными кровельными настилами в невентилируемых помещениях, поскольку в нормах признается риск образования конденсата на внутренних поверхностях. Во многих случаях этим требованиям удовлетворяет простая перестановка изоляции на верхнюю часть несущего настила.
Когда изоляция должна быть размещена на невентилируемом чердаке, проектировщики должны предоставить подтверждающий анализ, демонстрирующий, что материалы внутри ограждения здания остаются выше точки росы. При любом расположении кровельных и изоляционных материалов, незнакомых проектировщику, компьютерное моделирование и дальнейшие консультации являются разумным выбором, независимо от новых требований в разделе 1203.3.
Энтони Дж. Никастро, PE, старший менеджер проекта в Simpson Gumpertz & Heger, Inc. в Вашингтоне, округ Колумбия. В качестве члена группы строительных технологий он имеет национальный опыт в области исследования, проектирования и управления контрактами на строительство компонентов ограждающих конструкций для крупных институциональных, коммерческих, образовательных и жилых зданий. С Никастро можно связаться по адресу [email protected].
Меган А. Туманиос, инженер-консультант, инженер-консультант компании Simpson Gumpertz & Heger, Inc. в Вашингтоне, округ Колумбия.