Терморазрывная прокладка

Терморазрывная прокладка — это конструктивный элемент, предназначенный для снижения теплопередачи через узел крепления или соединения деталей, расположенных в зоне перепада температур. Терморазрывные прокладки применяются в строительстве, машиностроении и приборостроении для предотвращения образования мостиков холода, уменьшения теплопотерь и повышения энергоэффективности ограждающих конструкций.

Принцип действия

Основная задача терморазрывной прокладки — разорвать тепловую цепь между двумя частями конструкции, имеющими разную температуру. В отсутствие прокладки тепло передаётся через материал крепежа (например, стальной кронштейн или анкер) за счёт теплопроводности. Терморазрывная прокладка, выполненная из материала с низкой теплопроводностью, увеличивает термическое сопротивление пути теплопередачи, тем самым снижая величину теплового потока.

Эффективность прокладки оценивается по коэффициенту теплопроводности материала (λ, Вт/(м·К)) и толщине слоя. Чем ниже λ и чем больше толщина, тем выше термическое сопротивление (R = δ/λ, где δ — толщина). Для достижения заметного эффекта материал прокладки должен иметь теплопроводность не более 0,2–0,3 Вт/(м·К), что соответствует характеристикам теплоизоляционных материалов.

Материалы

Для изготовления терморазрывных прокладок используются материалы с низкой теплопроводностью, высокой механической прочностью и долговечностью:

• Полимерные композиты — стеклопластик, углепластик, базальтопластик. Обладают высокой прочностью на сжатие и изгиб, низкой теплопроводностью (0,2–0,4 Вт/(м·К)), устойчивы к коррозии. Наиболее распространённый тип для строительных фасадных систем.
• Полиамид (PA6, PA66) — термопластичный полимер с теплопроводностью около 0,25 Вт/(м·К). Используется в оконных и дверных системах, а также в крепеже для вентилируемых фасадов.
• Полиуретан — жёсткий пенополиуретан или литьевой полиуретан. Применяется в виде вкладышей и шайб. Теплопроводность 0,03–0,06 Вт/(м·К) для пенополиуретана.
• Резина и эластомеры — используются в виде уплотнительных прокладок, однако их теплопроводность выше (0,15–0,25 Вт/(м·К)), и они менее эффективны для разрыва мостиков холода.
• Пробка — натуральный материал с теплопроводностью 0,04–0,06 Вт/(м·К). Применяется в строительстве, но уступает полимерам по прочности и долговечности.
• Минераловатные плиты — используются в виде вкладышей в многослойных конструкциях, но требуют защиты от влаги и механических нагрузок.

Классификация

По конструктивному исполнению терморазрывные прокладки делятся на несколько типов:

По форме

• Пластины (листы) — прямоугольные или круглые пластины, устанавливаемые между кронштейном и несущей стеной.
• Шайбы — кольцевые прокладки под головки болтов или гаек.
• Вкладыши — профилированные детали, вставляемые в пазы или полости крепёжных элементов.
• Трубки и втулки — цилиндрические прокладки, надеваемые на стержень болта или анкера.

По способу установки

• Между фланцами — устанавливаются между двумя плоскими поверхностями (например, между кронштейном и стеной).
• Под головку крепежа — шайбы, распределяющие нагрузку и снижающие теплопередачу через точку контакта.
• Внутри крепёжного элемента — вкладыши, впрессованные в полость анкера или болта.

По области применения

• Фасадные системы — для крепления вентилируемых фасадов, облицовочных панелей, кассет.
• Оконные и дверные конструкции — терморазрывные вставки в алюминиевых профилях.
• Кровельные системы — для крепления снегозадержателей, ограждений, солнечных панелей.
• Металлоконструкции — в местах соединения стальных балок с ограждающими конструкциями.

Применение в строительстве

Наиболее массовое применение терморазрывные прокладки находят в строительных фасадных системах. В навесных вентилируемых фасадах (НВФ) стальные кронштейны, крепящие облицовку к несущей стене, являются типичными мостиками холода. Установка терморазрывной прокладки между кронштейном и стеной позволяет снизить теплопотери через узел крепления на 40–70% в зависимости от конструкции.

В оконных системах терморазрывные вставки из полиамида используются в алюминиевых профилях для разделения внутренней и наружной частей рамы. Это позволяет применять алюминиевые окна в холодном климате без значительного промерзания и образования конденсата.

В кровельных конструкциях терморазрывные прокладки устанавливаются под опоры снегозадержателей, антенн, вентиляционных выходов, чтобы избежать промерзания кровельного пирога в местах прохода крепежа.

Применение в машиностроении и приборостроении

В технике терморазрывные прокладки применяются для:

• изоляции горячих узлов (например, двигателей, выхлопных систем) от холодных элементов корпуса;
• предотвращения перегрева чувствительных электронных компонентов при монтаже на теплоотводящие радиаторы;
• снижения теплопередачи в криогенных установках и холодильной технике;
• в вакуумных системах — для разрыва теплового контакта между фланцами.

Эффективность и расчёт

Эффективность терморазрывной прокладки оценивается по снижению приведённого сопротивления теплопередаче узла крепления. Расчёт выполняется по методикам, изложенным в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» и сводах правил для фасадных систем. Влияние терморазрывной прокладки учитывается при расчёте теплотехнической однородности ограждающей конструкции.

Для типового стального кронштейна без прокладки термическое сопротивление узла может составлять 0,01–0,05 (м²·К)/Вт, что пренебрежимо мало. Установка прокладки толщиной 5–10 мм из стеклопластика или полиамида увеличивает сопротивление до 0,15–0,4 (м²·К)/Вт, что существенно снижает теплопотери.

Недостатки и ограничения

• Снижение прочности крепления — терморазрывные прокладки из полимеров имеют меньшую прочность на сжатие и сдвиг, чем сталь. При больших нагрузках (например, в высотных фасадах) требуется расчёт на прочность.
• Старение материала — полимеры под действием ультрафиолета, перепадов температур и влаги могут терять свойства. Для наружных применений требуются стойкие марки (например, стеклопластик с защитным покрытием).
• Пожароопасность — некоторые полимеры (полиуретан, полиамид) горючи. В строительных конструкциях необходимо применять материалы с группой горючести Г1 (слабогорючие) или Г2 (умеренногорючие), а также соблюдать противопожарные разрывы.
• Стоимость — качественные терморазрывные прокладки из стеклопластика или полиамида дороже стальных шайб, что увеличивает общую стоимость фасадной системы.

Нормативные документы в России

Применение терморазрывных прокладок в строительстве регламентируется следующими нормативными документами:

• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» — требования к теплозащите ограждающих конструкций, включая учёт мостиков холода.
• СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» — требования к горючести материалов.
• ГОСТ Р 56707-2015 «Системы фасадные навесные вентилируемые. Общие технические условия» — требования к узлам крепления, включая терморазрывные элементы.
• ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть» — классификация материалов по горючести.

См. также

• Мостик холода
• Теплоизоляция
• Вентилируемый фасад
• Термическое сопротивление

Источники

• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.
• ГОСТ Р 56707-2015 «Системы фасадные навесные вентилируемые. Общие технические условия».
• Фокин К. Ф. «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий». — М.: Стройиздат, 1973.
• Рекомендации по проектированию навесных фасадных систем с вентилируемым зазором. — М.: ЦНИИПромзданий, 2006.
• Справочник по теплофизике строительных материалов / под ред. В. А. Рыбьева. — М.: Стройиздат, 1985.