Принципы конструирования бань

Гидроизолирующие и ветрозащитные материалы

Гидроизолирующие конструкции характерны для ванн и бассейнов, а для стен душей и бань необходимы в первую очередь дождебрызгозащитные конструкции. В то же время ясно, что дождебрызгозащитные материалы вплотную подходят к гидроизолирующим материалам и чаще всего представляют собой относительно мелкие штучные изделия из гидроизолирующих материалов для набора (монтажа) составной стены или кровли. Как правило, под гидроизолирующими материалами понимают сплошные (монолитные, беспористые) твёрдые материалы, не имеющие внутри себя пустот, по которым компактная (жидкая) вода могла бы просачиваться насквозь. Такие сплошные материалы (металлические, каменные, стеклянные, битумные, пластмассовые) не пропускают через себя ни воду, ни пары воды, ни воздух. Поскольку по основному показателю назначения (по газопарогидропроницаемости, равной нулю) они абсолютно одинаковы, то их выбор может вестись лишь по вторичным показателям: эстетическим характеристикам, температурам эксплуатации, коэффициентам линейного расширения, механической прочности, долговечности, устойчивости к биоразрушениям, типоразмерам, стоимости и т. п. Именно это определяет необыкновенную широту многотысячной номенклатуры гидроизоляционных материалов и технологий.

Лакокрасочные покрытия и пропитки в строительстве бань

Всевозможные пропитки и окраски каменных и деревянных изделий являются, как правило, многофункциональными. Так, пропитки шпал каменноугольными и сланцевыми маслами, фенольными продуктами сухой перегонки древесины (креозотом) обеспечивают и антисептирование, и водонепроницаемость. Обработка древесины многими солями-кристаллогидратами обеспечивает антисептирование, огнезащиту, а порой и декоративную отделку (морение). Ну и во всяком случае любой дачник предполагает, что окраска древесины лакокрасочным составом должна придать изделиям водопарозащитные свойства и красивый внешний вид одновременно. В банях наибольший интерес представляет водозащита лицевых поверхностей древесины на полах и стенах мытного отделения. Само собой разумеется, защита от увлажнения защищает древесину в первую очередь от гниения даже в том случае, если пропитывающий состав вовсе не содержит антисептических добавок.

Принцип защитной пропитки

Если поверхность древесины покрыть сплошной толстой полимерной лакокрасочной плёнкой, то любой дефект плёнки (трещина, каверна, непрокрас и др.) даст возможность влаге проникнуть вглубь древесины. Но выйти из древесины эта влага сможет только в виде паров лишь через тыльные неокрашенные поверхности древесины, а через лицевую сторону выйти в виде паров она сможет лишь с большим трудом, ввиду малых размеров дефектов в паронепроницаемой лакокрасочной плёнке. Поэтому более удачным вариантом было бы создать вместо гидропарогазонепроницаемой плёнки на поверхности материала водоотталкивающую плёнку на поверхности устьев пор древесины так, чтобы компактная вода не могла бы войти в несмачиваемые поры, но водяные пары могли бы беспрепятственно покидать материал. Еще лучше было бы провести водоотталкивающую обработку всех пор без исключения (даже самых мелких) насквозь на всю глубину древесины так, чтобы древесина потеряла бы не только способность впитывать воду, но и способность гигроскопически впитывать пары воды из воздуха. Иными словами, лакокрасочный состав должен обладать высокой проникающей способностью.

Лаковые пропитывающие составы в строительстве бань

Характерной чертой современного индивидуального строительства деревянных и каменных домов является всё более широкое вытеснение обычных лакокрасочных материалов лаковыми водоотталкивающими пропитывающими составами вышеописанного типа. Под лаками будем расширенно понимать растворы смол (а также битумов и олиф) в летучем растворителе, причём эти лаки базируются на тех же химкомпонентах, что и обычные лакокрасочные материалы. Тем не менее, такие пропитывающие лаковые составы не могут испытываться существующими стандартными методами лакокрасочной промышленности хотя бы потому, что при пропитке самого лакокрасочного слоя (плёнки, покрытия) на поверхности защищаемого изделия просто не образуется. Вместо относительного толстого 0,1-1 мм высохшего лакокрасочного слоя на поверхности изделия (который собственно и испытывается методами существующих ГОСТов на прочность, изгиб, стойкость, долговечность и т. п.) при пропитке образуется недоступный испытаниям тонкий лаковый слой на поверхности пор внутри материала. Поэтому лаковые пропитывающие составы пока тестируются по ГОСТ 30495-97 «Средства защитные для древесины.

Водоэмульсионные пропитывающие составы в строительстве бань

Для бань наиболее перспективны водоэмульсионные водоотталкивающие пропитки, поскольку изготавливаются из водных эмульсий полимеров, вследствие чего экологичны и пожаробезопасны. При испарении воды частички полимера соприкасаются между собой, сливаются и при укрупнении размеров дают сплошную полимерную плёнку. Паропроницаемость покрытий из полимеров достигается лишь на пористых материалах при проникновении сильно разбавленных эмульсий внутрь каналов и растекании по стенкам каналов. Практический интерес представляют прежде всего эмульсии поливинилацетата (ПВА), бутадиенстирольного каучука и полиакриловой смолы, разбавляя которые водой (с добавкой стабилизирующих веществ) и вводя смачивающие и антисептические присадки, получают поливинилацетатные, латексные и акрилатные пропитывающие составы соответственно. Поэтому, закупив в химической фирме мелким оптом (от 30 кг) по весьма умеренной цене любую из указанных эмульсий (в виде полуфабриката), дачник может использовать её непосредственно для пропитки или доработать её, вводя дополнительно воду и, например, добавки спирта или любого водорастворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ): шампуня, геля для душа или мытья посуды и т. п.

Теплоизолирующие материалы в строительстве бань

Ветроизоляция бани, не выпуская наружу горячий воздух, тем не менее не может предотвратить охлаждения помещения, поскольку стены обладают способностью отводить тепло за счёт так называемого кондуктивного теплопереноса. В отличие от конвективного теплопереноса, обусловленного переносом масс теплого воздуха, кондуктивный теплоперенос осуществляется за счёт встречных перемещений электронов (в металлах), атомов и молекул (в диэлектриках) в среде неподвижного материала (камня, древесины, пластмассы и т. п.). При этом в теплых зонах неподвижного материала молекулы более энергичны (имеют более высокие скорости перемещений или колебаний) и передают в процессах соударений свою повышенную энергию менее энергичным молекулам холодных зон.

Эффективные утеплители для банного строительства

Из современных теплоизоляционных материалов промышленного производства наибольший интерес для дачного банного строительства представляют лишь три группы эффективных утеплителей (с коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии менее 0,1 Вт/м град и плотностью ниже 100 кг/м³):
— плиты и маты из минеральной ваты,
— плиты из вспененных полимеров (пенопластов), в первую очередь, из пенополистирола,
— толстые плёнки из вспененного полиэтилена.

Минеральные ваты

Минеральные ваты (неорганические) подразделяются на стекловаты, шлаковаты и базальтовые (каменные) ваты. Все указанные ваты производятся методом расплавления исходного сырья (печью в горячем тигле или индукционными токами в холодном тигле) с последующим получением волокон пропусканием расплава либо через тонкие фильеры (толстые волокна), либо через вращающуюся или центробежную фильеру (волокна средней толщины), либо через «дутьё» — струю сжатого воздуха (тонкие волокна 10-20 мкм). Наиболее современным способом считается раздув струи расплава из центробежной фильеры (комбинированный метод ЦФД), дающий супертонкие волокна (1-10) мкм базальта и стекла соответственно. Полученные волокна покрываются смолой (при необходимости) и режутся на короткие кусочки — штапель (тоже при необходимости). Затем волокна укладываются слоем, снова смачиваются связующим веществом, например, в виде аэрозоля (при необходимости), подпресовываются (например, между движущимися конвейерными лентами), термообрабатываются (что придаёт, в частности, стекловолокну приятный теплый желтый цвет за счёт полимеризации связующего вещества), нарезаются на маты (длинные полотнища длиной до 18 м, шириной обычно 0,9-1,2 м) или плиты разного размера и отгружаются заказчику в рулонах, пачках или кипах на поддонах, зачастую в сжатом виде.

Пенопласты в банном строительстве

Утеплители из вспененных полимеров (поливинилхлорида, полистирола, пенополиуретана, полифенолформальдегида) выпускаются в виде плит, которые имеют более высокую жёсткость и более низкую воздухопроницаемость (продуваемость ветром), нежели маты и плиты из минеральной ваты. Поэтому, несмотря на низкую термоустойчивость, пенопласты нашли широкое применение в строительстве, тем более, что стоимость многих пенопластов весьма низкая, и транспортируются они легче, чем плиты минваты. Если самые жёсткие плиты из минваты (без армирования) выдерживают нагрузку не более 0,5 кг/см² (что лишь условно допускает передвижение по нему персонала при горизонтальном монтаже и инспекционном контроле), то экструдированный пенополистирол имеет прочность на сжатие до 5 кг/см² (что допускает даже монтаж на него некоторых видов оборудования).

Увлажнение однослойных паропроницаемых стен

Теплоизоляционные материалы в соответствии со своей функцией обеспечивают значительные температурные перепады и в то же время неизбежно содержат пустоты, зачастую воздухопроницаемые (открытые). При этом любые распространения влажного воздуха (или диффузия водяного пара) через теплоизолирующие стены могут сопровождаться процессами конденсации паров воды и последующим увлажнением теплоизоляционного материала. Сама же первопричина увлажнения стен обусловлена процессами жизнедеятельности человека (создающего в обитаемых помещениях повышенную температуру и повышенную абсолютную влажность воздуха) или наличием в помещении иных источников водяных паров (поверхностей нагретой воды).

Увлажнение многослойных паропроницаемых стен

В настоящее время в банях уже редко встречаются однослойные (то есть выполненные из одного материала) стены (бревенчатые, брусовые, кирпичные, пенобетонные). Чаще всего причиной многослойности стен является применение утеплителей. Ввиду великого множества возможных вариантов, рассмотрим лишь два наиболее простых и часто встречающихся случая двухслойной стены, состоящей из слоя теплоизолирующего  («тёплого») материала и из слоя хорошо проводящего тепло («холодного») материала (рис. 27). В качестве «холодного» материала примем древесину (брус) с коэффициентом теплопроводности 0,15 Вт/м град и коэффициентом паропроницаемости 0,06 мг/м час Па. В роли «тёплого» материала будет выступать паропроницаемая плита из минваты с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/м град и коэффициентом паропроницаемости 0,6 мг/м час Па, а также плохопаропроницаемая плита из пенопласта (пенополистирола ПСБ) с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/м град и коэффициентом паропроницаемости 0,06 мг/м час Па (близким к паропроницаемости древесины). Конвективную составляющую паропереноса учитывать не будем, предполагая, что предусмотрена ветрозащита из воздухонепроницаемых (но хорошо проводящих тепло и пар) мембран по обеим сторонам стены. Для определённости примем перепад температуры на стенах бани равным 100 °С, при этом температура внешней (наружной) стороны стены составляет минус 20 °С, а внутренней стороны стены плюс 80 °С. Толщины слоев древесины и утеплителя примем равными, при этом качественные результаты анализа процессов конденсации не будут зависеть от толщины слоев, хотя чем толще слои, тем меньше кондуктивные потери тепла (то есть потоки тепла за счёт теплопроводности).

Монтаж эффективных утеплителей и пароизолирующих плёнок

Пытаясь во что бы то ни стало пароизолировать стены бань, дачники в то же время стараются упрятать пароизоляцию вглубь стен так, чтобы сверху оказался декоративный материал, например, «дышащая и экологически чистая» евровагонка или ещё лучше, доски из осины, липы, а то и из заморской древесины абаши. При этом порой бывает трудно с определённостью сказать, является ли внутренняя обшивка только декоративной или одновременно является и утеплителем. Воздушные промежутки между утеплителем и декоративной обшивкой также являются то утеплителями (то есть, в которых воздух не движется), то высушивающими, но захолаживающими продухами (то есть, в которых воздух движется). В каждом случае необходимы оценки месторасположения точки росы в многослойной стене.

Теплоизолирующая способность воздушных прослоек

Зазоры, доступные потокам воздуха, являются продухами, ухудшающими теплоизоляционные характеристики стен. Зазоры же замкнутые (так же как закрытые поры вспененного материала) являются теплоизолирующими элементами. Ветронепродуваемые пустоты широко применяются в строительстве для снижения теплопотерь через ограждающие конструкции (щели в кирпичах и блоках, каналы в бетонных панелях, зазоры в стеклопакетах и т. п.). Пустоты в виде непродуваемых воздушных прослоек используются и в стенах бань, в том числе каркасных. Эти пустоты зачастую являются основными элементами теплозащиты. В частности, именно наличие пустот с горячей стороны стены позволяет использовать легкоплавкие пенопласты (пенополистирол и пенополиэтилен) в глубинных зонах стен высокотемпературных бань.

Отражающая теплоизоляция

В предыдущем разделе было установлено, что характерный перепад температур в непродаваемых полостях стен достигает 20°С при характерных величинах тепловых потоков через стены бани порядка 100 Вт/м². А раз противоположные стенки полостей имеют разные температуры, то они и излучают разные потоки лучистой (радиационной, инфракрасной) энергии q. В результате, в полости возникает некомпенсированный поток тепла ∆q = q₁ — q₂, где q₁ и q₂ — потоки лучистой энергии с противоположных стенок полостей.

«Дышащие» стены

До 60-х годов среди городского населения царило практически единодушное мнение о том, что стены жилых помещений должны «дышать» в том очень наглядном «городском» смысле, что на стенах не должны появляться явно увлажнённые, а тем более откровенно мокрые пятна, капли росы (конденсата), стекающие в виде ручейков на пол. Помещение с мокрыми стенами считалось сырым, неблагоприятным не только в чисто житейском и климатическом плане, но и в смысле технической опасности для электропроводки, отсыревания и обрушения стен, ржавления и гниения конструкций и оборудования.

Страницы