Утепление пола в квартире и доме: теплообмен, выбор материала, технология работ

Казалось бы, что за невидаль – утепление пола своими руками? Подсыпал керамзита или положил пенопласт в реечную обрешетку – вот и все.

Но случается, и нередко, что приходит зима, а потепления в помещении что-то и не чувствуется. А затем – весна, и от пола по стенам плесень или мокрец ползут. А потом пол начинает играть, а еще потом – проваливаться.

Все это значит, что пол был утеплен наспех, непродуманно и без учета всех обстоятельств. Технология утепления пола основана на знании термодинамики пола, которая отнюдь не проста. Попробуем разобраться в ней и мы.

Механизмы передачи тепла и их значение для пола

Как известно, существует три механизма теплообмена: непосредственная теплопередача, инфракрасное излучение и конвекция. Для оттока тепла через пол основное значение имеют первые два. Конвекция или вовсе места не имеет, или очень слаба. Но если уж появилась, то ее малость с избытком «компенсируется» ее вредностью: конвективные потоки где-то да найдут себе выход, пусть микроскопическую щелочку, и она станет очагом распространения гнили и плесени. В таких случаях говорят, что пол «свистит».

Теплопередачу уменьшают, применяя плохо проводящие тепло материалы, а вот тепловое излучение отсечь труднее: полностью непрозрачные для него материалы чаще всего либо хорошо проводят тепло сами по себе (полированные металлы), либо не прочны и недолговечны (вспененные материалы и пластики). Между тем отдача тепла через пол посредством инфракрасного излучения может превышать непосредственную теплопередачу.

Самый эффективный способ борьбы с инфракрасным излучением – многослойная экранировка. Принцип прост: экран поглощает инфракрасное излучение с одной стороны, со стороны падения его потока, а переизлучает в обе стороны. Даже если экран – абсолютно черное тело (коэффициент отражения = 0), то через себя он пропустит лишь половину потока теплового излучения, а половину отразит назад.

Допустим, экран – алюминиевая фольга с пластиковым покрытием; коэффициент отражения – примерно 70%. Эти 70% такой экран сохранит в помещении сразу, а из оставшихся 30% половину, 15%, вернет назад. Уйдет наружу всего 15%, т.е. экран ослабит отток тепла в 6,67 раза. Второй слой – еще в 6,67 раза, итого – 44,4 (6,67х6,67). Если исходный поток тепла был 1 кВт/кв.м, что больше, чем от Солнца в ясный летний день в средних широтах, то наружу уйдет всего 22,5 Вт/кв.м, а эффективность экранирования составит 97,75%.

Дело облегчается тем, что многие материалы и вещества достаточно хорошо отражают инфракрасное излучение. К примеру, сажа, сфотографированная через инфракрасный светофильтр, выглядит светло-серой, а почти черная листва тропических деревьев – серебристой. Но любые гранулированные и волокнистые материалы, наоборот, хорошо поглощают тепловое излучение: многократно переотражаясь в полостях между гранулами и волокнами, лучи отдают свою энергию материалу, грея его. Не менее половины тепла все равно вернется обратно, но для хорошей экранировки слоев потребуется много.

Выводы:

1. Для теплоизоляции пола пригодны любые подходящие по прочности и плохо проводящие тепло материалы.
2. Теплоизоляцию пола следует выполнять слоистой.
3. Сыпучие, пористые и волокнистые материалы в теплоизолирующей структуре пола следует располагать с холодной стороны, чтобы предыдущие слои успели вернуть обратно в помещение как можно больше теплового излучения.

Точка росы

Напомним: проценты влажности, которые показывает гигрометр – это относительная влажность. Она показывает, насколько воздух насыщен влагой до ее конденсации и образования тумана (100% относительной влажности). Абсолютная же влажность – это объемный процент содержания водяного пара в воздухе. Например, 1% абсолютной влажности означает, что в 1 куб. м воздуха содержится 10 л водяного пара.

«Влагоемкость» воздуха при повышении температуры увеличивается, т.е. если относительно сухой теплый воздух охладить, он может насытиться влагой до того, что она сконденсируется и выпадет. Именно поэтому горячий иссушающий воздух пустыни, унесенный в окрестные горы ветром, питает влагой тамошние ледники, а те, в свою очередь, дают реки, увлажняющие оазисы пустыни.

Температура, при которой при заданной абсолютной влажности начинается ее конденсация, и называется точкой росы. Для теплотехнических расчетов удобно наоборот, привязывать абсолютную влажность к температуре. В таком случае говорят о температуре точки росы.

Зависимость температуры точки росы от абсолютной влажности описывается в целом логарифмической функцией, но для «условно-комнатного» диапазона температур ее можно аппроксимировать тремя отрезками прямой по четырем точкам:

• 0 градусов Цельсия – 0,7% абсолютной влажности;
• +20 градусов – 1,8% абсолютной влажности;
• +32 градуса – 3% абсолютной влажности;
• +38 градусов – 4% абсолютной влажности.

Точка росы и пол

Если точка росы попадет внутрь утепленного пола даже с микроскопическими пустотами, то в них выпадет конденсат. Вследствие «эффекта пустой бутылки» (это интересная штука, но описывать её в настоящей статье будет не слишком уместно) конденсат будет накапливаться в полу, тот перестанет утеплять и станет источником отсыревания помещения. Именно поэтому утеплять помещения настоятельно рекомендуется в первую очередь снаружи, но наружных полов не бывает.

Точка росы и здоровье

Температура точки росы важна не только и не столько для пола. От нее весьма сильно зависит комфорт помещения и состояние здоровья его обитателей:

• Температура точки росы в +26 градусов Цельсия смертельна для астматиков.
• При температуре точки росы в +24 градуса физически крепкие здоровые люди тяжело дышат и теряют трудоспособность.
• При температуре точки росы в +21 градус постельное белье и одежда отсыревают, все предметы кажутся липкими. Без видимой причины начинаются простудные заболевания.
• При температуре точки росы в +18 градусов в помещении душно, хочется открыть форточку даже в мороз, что чревато теми же простудами.
• Температура точки росы в +12 – +16 градусов – комфортный диапазон по влажности.

Выводы:

1. При расчете утепления пола в первую очередь нужно следить, чтобы точка росы не попала внутрь помещения.
2. Утепление пола следует по возможности делать потолще. Тогда температурный градиент (разность температур на единицу толщины пола) станет меньше, «растянется», и абсолютная влажность воздуха в микропустотах пола выровняется до недостаточной для конденсации за счет диффузии паров влаги.
3. Смотреть еще раз вывод 3 из предыдущего раздела.

Теперь, ознакомившись в принципе с физическими процессами в утепленном полу, перейдем к материалам и методам, способным обеспечить надлежащее утепление пола в квартире.

Материалы

Вермикулит

Вермикулит – экологически чистый и абсолютно безвредный продукт переработки минерального сырья: пережженных вторичных минералов, образующихся при выветривании темных слюд – биотита и флогопита – спрессованных в смеси с силикатами (жидким стеклом) и карбонатным (известняковая, доломитовая или мраморная мука) наполнителем.

Выпускается вермикулит плитами толщиной 20-60 мм, в виде порошка и пасты для обмазки. Вермикулитовые плиты можно резать ножовкой по металлу или острым монтажным ножом. Вермикулит не очень тяжел: работу по укладке плит может выполнять один человек. По прочности приближается к пенобетону, а о его теплоизолирующих свойствах дает представление рисунок. Структура плотная, микрополости замкнутые, конвекция и накопление конденсата исключены. Долговечность – геологическая.

К сожалению, этот замечательный материал, в качестве утеплителя не имеющий буквально ни одного недостатка, довольно дорог. И все же для утепления пола в частном доме достаточно обеспеченного хозяина его можно рекомендовать однозначно, а в прочих случаях возможность утепления вермикулитом следует основательно продумать, тем более что гранулированный вермикулит дешевле и вполне пригоден для приготовления гранулобетона (см. ниже).

Примечание: выпускается также вспученный вермикулит – рыхлый плитный материал. Он отлично подходит для дорогого, но высокоэффективного утепления стен и находит применение в горшечном садоводстве как абсорбент и дозатор поливочной влаги.

Минеральная вата

В минвате нет условий для возникновения конвекции: микрополости хоть и открытые, но слишком мелкие, и воздух в них застревает из-за его собственной вязкости, поэтому прямая теплопередача сквозь минвату ничтожна, стоимость же ее невысока. Однако вред для здоровья от уложенной открыто минеральной ваты общеизвестен. Кроме того, от постоянной вертикальной нагрузки, хотя бы и незначительной, минвата спадается и теряет теплоизолирующие свойства, а влагу затягивает в себя довольно интенсивно и при этом также спадается.

Тем не менее, минеральная вата благодаря своей дешевизне, стойкости к внешним воздействиям и долговечности нередко применяется для теплоизоляции жилых помещений. Возможны случаи (наподобие описанного ниже утепления деревянного пола в сборном щитовом доме) когда альтернативой минвате является только дорогой вермикулит.

Утепление пола в жилых помещениях минеральной ватой производится специальными матами, листовыми или рулонными, или плитами, закрытыми с одной или двух сторон алюминиевой фольгой или металлизированной пленкой (см. рис). Утепление открытыми массивами минваты допустимо лишь в нежилых помещениях или со стороны подвала. Но все равно, алюминированная минвата при несущественном увеличении цены на нее имеет важные преимущества:

• Каждый слой металла – высокоэффективный тепловой экран. Один слой алюминированной с двух сторон минеральной ваты практически полностью исключает теплопередачу излучением.
• Переотражение инфракрасного излучения от экранов в сочетании с поглощением в массиве минваты выравнивают температурный градиент в утеплителе. Положил три слоя – точку росы можно выбросить из головы.
• Алюминированная минеральная вата при соблюдении технологии ее укладки (см. далее) не требует отдельной пароизоляции.

Маты из алюминированнаой минваты тоньше открытых – от 6 мм, поэтому в некоторых случаях могут использоваться без обрешетки.

Укладку минеральной ваты следует производить непременно в респираторе-лепестке и защитных перчатках. Под мармолеум или плавающий пол из пробки минвату укладывают сплошным слоем; между лагами – крайне желательно плитами в размер ячейки обрешетки. В любом случае стыки и края плит тщательно проклеивают специальным скотчем, чтобы исключить попадание в воздух помещения микроиголок, губительных для органов дыхания. Со временем скотч ослабнет, но и минвата шелушиться перестанет.

Пенопласт

При настилке чистового пола по лагам (об устройстве такого пола вы можете почитать в отдельной статье) один из самых лучших материалов для утепления – пенопласт. Его преимущества в данном случае следующие:

1. Исключена конвекция – материал плотный.
2. Отражающая способность в инфракрасной области такая же, как и в видимой – до 90% и выше, так что экранировка не требуется.
3. Конденсат не образуется: материал сплошной.
4. Пенопласт дешев, экологичен, безвреден.

Однако пенопласт непрочен и не стоек к внешним воздействиям. И в каждой бочке меда найдется ложечка дегтя: как раз «слишком хорошие» изолирующие свойства пенопласта не гарантируют от перемещения точки росы внутрь помещения в зданиях, построенных из газобетона, ракушечника, шлакоблоков и т.п. Поэтому утепление пола пенопластом может быть рекомендовано только как дополнительная мера в помещениях достаточно сухих, и обязательно с фанерным покрытием под чистовой декоративный настил.

Керамзит

Керамзит – окатыши алюмосиликатного состава; попросту – округлые кусочки обожженной глины. Экологически чист, безвреден, дешев, очень плохо проводит тепло, прочен, долговечен. Самый распространенный утеплитель под стяжку (о формированию всех видов стяжек пола читайте здесь).

Главный недостаток – высокая гигроскопичность: собственное влагопоглощение от 8% до 20% по весу, поэтому керамзитовое утепление пола требует хорошо продуманной и тщательно выполненной пароизоляции. Может применяться как в качестве засыпки, так и в виде наполнителя легкого бетона вместо гравия.

Неоспоримое достоинство утепления пола керамзитом – в сочетании с бетонной стяжкой попадание точки росы в помещение исключено и, если стены и потолок без щелей и не пористые, можно без опасений для окончательного утепления использовать дешевый и высокоэффективный пенопласт.

Волокнистые органические утеплители

Такого рода утеплители изготавливаются из синтетических органических волокон, льняного или джутового волокна, часто – алюминированными. Выпускаются плитами или в рулонах, ткаными или рыхлыми. По механическим и теплотехническим свойствам идентичны минвате и совершенно безвредны, но натуральные от влаги гниют, а синтетические со временем (5-12 лет) стареют и спадаются.

Сфера применения – дополнительное утепление и подушка-демпфер под ламинат, плавающий пробковый настил или мармолеум по фанерному настилу без лаг в помещениях, удовлетворяющих санитарным нормам. Преимущества – легкость работы: комнату можно утеплить буквально за час, пользуясь лишь монтажным ножом и скотчем.

Гипсоволокно

Гипсоволокно (сухая стяжка) предназначена специально для подстилки под теплый пол. Для утепления сама по себе неприменима: через год-два набирает влагу и теряет свои качества.

Пенополиуретан

Утепление пенополиуретаном осуществляется методом напыления. Всем хороший способ, но требует профессионального оборудования с навыками и дорогой финишной отделки.

Наливное утепление

Предельно простой способ, и можно настилать сразу декоративное покрытие без лаг. Но применяемая для этого смесь ThermoPlast весьма дорога. Утепляются таким способом в основном полы в частном жилье элитного класса.

Пенобетон и газобетон

Пенобетон – это, в сущности, «вскипевшая» и тут же застывшая газировка во внезапно открытой теплой бутылке. Достигается это либо приготовлением цементно-песчаного раствора на насыщенной газом воде и нагреванием при начале схватывания, либо схватыванием раствора при пониженном давлении в вакуумной камере. Газобетон приготовляется не на воздухе, а на азоте, что придает ему дополнительную стойкость и прочность. Блоки и плиты из газобетона можно использовать в несущих конструкциях малоэтажных зданий.

Как теплоизолятор, пено- и газобетон несколько уступает вермикулиту, но прочнее его. По цене – дешевле, но для утеплителя все равно дороговат и довольно гигроскопичен, примерно как керамзит. Для утепления пола может быть использован при наличии остатков от строительства и боя как заменитель керамзита при засыпке под стяжку.

Гранулобетон

Гранулобетон в некотором роде терминологическое противоречие, так как любой бетон – гранулы со связующим. Гранулобетоном обычно называют цементно-песчаный раствор с «непривычными» гранулами: пенопластовыми, вермикулитовыми, керамзитовыми, мраморной крошкой и т.п. Гранулобетон с легкими заменителями щебня называют легким бетоном.

Для теплоизоляции чаще всего используется гранулобетон с пенопластовыми или вермикулитовыми гранулами. Приготовить его можно самостоятельно, миксером для бетона в ведре или корыте. Теплоизолирующие свойства высоки, конвекция и конденсация влаги исключены. Прочность – немного выше, чем у пенобетона. Пенопластобетон к тому же еще и недорог.

Приготовление и использование гранулобетона требуют полного цикла бетонных работ, поэтому использовать его для теплоизоляции целесообразно в сложных случаях, как-то утепление пола на первом этаже в доме с мокрым подвалом и т.п. в качестве верхнего слоя двухслойной стяжки.

О пароизоляции

Пароизоляция пола должна выполняться заодно с теплоизоляцией, так как комфортные температура и влажность в помещении неразрывно связаны. Пароизолирующая пленка укладывается либо под низ утепления, либо поверх него, либо между его слоями. Точное ее расположение требует теплотехнического расчета по параметрам конкретной комнаты, мы дадим далее лишь общие указания. В любом случае пароизоляцию нужно укладывать цельным пластом, тщательно проклеивая стыки кусков пленки строительным (не бытовым!) скотчем, и заворачивать на стены на 10-15 см выше уровня базового пола.

Подробнее об особенностях процесса пароизоляции читайте по ссылке.

О толщине изоляции

Лучшее средство выдержать безопасный температурный градиент в полу – растянуть его по высоте. Поэтому утепление пола следует делать как можно толще. Если высота помещения и пороги, с учетом чистового настила, позволяют уложить утепление в 12 и более см – отлично, проблем не будет. Для увеличения толщины утепления лучше увеличивать толщину подсыпки, а толщину бетонного слоя делать обычную. В противном случае под чистовым полом следует предусмотреть подушку из волокнистого алюминированного утеплителя; в крайнем случае – из более дешевой минваты при скрупулезнейшем соблюдении технологии.

Способы утепления пола

Первый этаж

Утепление пола первого этажа – самый сложный вид работы такого рода: теплоотдача велика, и вероятность отсыревания из подвала также. Если из подвала есть доступ к перекрытию, очень хорошо: нужно прежде всего утеплиться оттуда минватой. Подвал – помещение нежилое, так что минеральную вату можно использовать самую дешевую. Укладывать маты минваты нужно в обрешетку из оцинкованных U- и C-профилей, устроенную так же, как и каркас гипсокартонного потолка (см. статью о гипсокартонных потолках), с пароизоляцией. Деревянный каркас во влажном подвале быстро сгниет и обойдется дороже.

Работать придется вдвоем-втроем: при прикреплении профилей к потолку (который в данном случае испод вашего пола) нужно придерживать пленку; профили ложатся на нее. Маты в ячейках удерживаются либо подсунутой под полки каркаса металлической оцинкованной сеткой, либо натянутой в виде сетки рыболовной леской – она не ржавеет и не гниет.

В начале и в конце отопительного сезона нужно будет проводить ревизию утепления: подправлять провисшие маты и заменять негодные. При таком способе дальнейшее утепление пола в квартире производится обычными методами.

Если же добраться до своего пола из-под низу невозможно, то все зависит от состояния базового пола: если его стяжка потрескалась и крошится – необходим капитальный ремонт пола. В случае, если базовый пол в удовлетворительном состоянии, рекомендуемые способы утепления следующие:

1. Снять настил пола и уложить в ячейки обрешетки алюминированную минвату (строго по технологии!), или вермикулит и настелить опять. Если база сухая, только холодная, и конденсации влаги в комнате замечено не было, можно использовать органические утеплители или пенопласт.
2. Снять настил с обрешеткой, уложить прямо на базу дополнительную пароизоляцию и залить второй слой стяжки из пенопластобетона в 30-40 мм, затем полностью перенастелить пол; можно без лаг, как описано ниже. Это потребует большего труда, но решит проблему раз и навсегда.

Верхние этажи

Утепление бетонного пола в квартирах верхних этажей проще – оно производится по п.1 списка в предыдущем параграфе либо следующим образом:

• Снимаем старый настил.
• В обрешетку укладываем алюминированные утепляющие маты.
• На лаги укладываем фанеру 12-16 мм; при шаге обрешетки 600 мм и более – 18-20 мм.
• Восстанавливаем настил.

Примечание: если новый настил самоприлегающий (пробка, мармолеум) то маты можно стелить по фанере. Это удобно, если фанерная подушка на обрешетке сделана ранее.

Под теплый пол

Под теплый пол на любом этаже потребуется дополнительная пароизоляция, над ней слой теплой стяжки в 20-25 мм и утепление алюминированными матами в два слоя. Причины более экономические: не радиатор, к чему соседей за свои деньги сверху греть. Также такой способ подготовки помещения под установку теплого пола не требует дорогого гипсоволокна и доступен для самостоятельного выполнения.

Деревянный пол

Деревянный пол следует утеплить не только в частном доме сборно-щитовой конструкции, но и на даче: выравнивание температурно-влажностного градиента по толщине нижнего настила не даст разгуляться грибкам. При этом главное условие: пароизоляция укладывается ПОВЕРХ утепляющего материала, свободно и с пазухами – дерево должно дышать (см. рис).

Единственно пригодный материал – алюминированная минеральная вата. Вермикулит, конечно, подойдет еще лучше, но такая роскошь для строений со сроком службы не более 20 лет вряд ли оправдана. Пол дачного домика можно осенью утеплить обычной минватой – она дешевле. За зиму шелушение материала прекратится, и ЧНЕ (количество твердых частиц в единице объема воздуха) упадет до безопасного значения для помещений такого класса.

А без лаг можно?

Вполне естественный вопрос: как сделать утепление пола без лаг? Устройство обрешетки требует дополнительно и труда, и затрат. Способы утепления пола на скорую руку без устройства новой обрешетки описаны выше. В случае капитального ремонта пола или нового строительства можно рекомендовать следующее, считая от базового пола:

1. Второй слой пароизоляции.
2. Второй слой стяжки из теплого бетона на пенопласте или вермикулите.
3. Алюминированные маты.
4. Плавающий настил из шпунтованных фанерных плиток 12-16 мм на жидких гвоздях.

В сухих домах из силикатного кирпича или железобетона дополнительной пароизоляции с теплой стяжкой не требуется. Чистовой декоративный настил может быть любого типа.

Итог

Утепление пола своими руками несложно, кроме полов, пришедших в негодность и требующих капитального ремонта. С применением современных материалов оно в большинстве случаев не требует полной переборки пола. Однако для качественного итога работы нужно знать свойства утепляющих материалов и основы теплотехники.

Видео: разбор схемы устройства пола с утеплением

Видео: пример работ по утеплению пола