Кондиционирование Вентиляция Сантехника Отопление
Кондиционирование Вентиляция Сантехника Отопление
СОК СОК
Главное меню
Главная
Новости
СОК онлайн
Рубрики
О журнале
Медиаплан
Реклама
Реклама на сайте
Выставки
Семинары
Контакты
Поиск
Форум
Библиотека
Фотогалерея
Рубрики
Сантехника
Отопление
Кондиционирование
Вентиляция
Энергосбережение
Нормативная База
Объекты
Рекомендуем
Кондиционеры, вентиляция, тепловые насосы.
Кондиционеры Daikin
Системы воздушного отопления
Тепловые насосы, Телпый пол и Воздушные фильтры
Top100+ :: Teplo.com
Aqua-Term 2013
c-o-k.ru

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций Версия для печати Отправить на e-mail
19.07.2012

В статье проанализированы результаты исследований показателей теплозащиты, обозначены проблемы влажностного режима этих конструкций. Также показано, что рассматриваемые конструкции не всегда удовлетворяют требуемым показателям теплозащиты. Использование в конструкциях пористых теплоизоляционных материалов обострило проблемы, связанные с продольной фильтрацией воздуха и влажностным режимом конструкций. Экономический анализ показал отсутствие окупаемости мероприятий по повышению теплозащитных свойств ограждающих конструкций. Необходимо провести в нормативных документах совершенствование методов теплофизической оценки.

1. Введение

Современные стеновые ограждающие конструкции совершенно иные, чем они были 20 лет тому назад. Хорошо зареко-мендовавшие себя однослойные панели из легкого бетона, несущие кирпичные стены отошли в прошлое. Практически уничтожена индустрия производства пористых заполнителей. Взамен указанных стен применяют навесные стены различных конструкций для строительства зданий с монолитным каркасом. Для возможности их возведения построены и работают заводы по производству эффективных утеплителей и блоков из ячеистого бетона. Из старых ограждающих конструкций сохранились только трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем для строительства типовых панельных зданий. Но и в этих конструкциях резко увеличена толщина утеплителя.

Основной причиной, вызвавшей изменение ограждающих конструкций, стало введение повышенных требований к теплозащите с целью снижения затрат на отопление. Внедрению новых ограждающих конструкций не предшествовали стадии научных исследований и экспериментального строительства, за исключением трехслойных железобетонных панелей для крупнопанельных зданий, которые разрабатывались и были внедрены в советское время. В результате все построенные здания с навесными стенами с повышенным уровнем теплозащиты фактически являются экспериментальными. Результаты этого незапланированного гигантского эксперимента предстоит изучать и осмысливать еще много лет. Научные исследования таких конструкций осуществляются слабо.

При проектировании новых ограждающих конструкций их тепло физические свойства, в т.ч. теплозащита, проверяются расчетом не полностью или вообще не проверяются. Негласно считается, что в массовом строительстве достигнут уровень теплозащиты, нормируемый в [1]. Часто звучат призывы провести повышение нормативных требований к теплозащите. В ряде стран это уже осуществлено. При этом почти не происходит изучения опыта эксплуатации зданий с новыми видами ограждающих конструкций. Не рассматривается и экономическая составляющая повышения теплозащиты зданий.

В настоящей статье, на основании накопленного опыта, рассматриваются и анализируются свойства новых ограждающих конструкций многоэтажных зданий: стен с облицовкой из кирпичной кладки, теплоизоляционных навесных фасадных систем с тонким штукатурным слоем и с вентилируемой воздушной прослойкой. Анализ проводится в основном с точки зрения теплофизики и, прежде всего — теплозащиты. Теплозащита конструкций оценивается в соответствии с требованиями СНиП [1] для условий города Москвы. Статья касается также и методических аспектов проектирования рассматриваемых ограждающих конструкций современных зданий для достижения ими требуемых эксплуатационных свойств.

2. Теплозащитные свойства

2.1. Методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

Представляется целесообразным дать определение основной характеристики теплозащиты ограждающих конструкций и вспомогательных характеристик, т.к. имеющиеся определения в нормативных документах [2] приводят к путанице при практических расчетах.

Приведенным сопротивлением теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции называется физическая величина, численно равная перепаду температуры воздуха по разные стороны ограждающей конструкции, при котором в стационарных условиях теплопередачи осредненная по площади фрагмента плотность потока теплоты через данный фрагмент конструкции равна 1 Вт/м2.

Условным сопротивлением теплопередаче ограждающей конструкции называется приведенное сопротивление теплопередаче условной многослойной ограждающей конструкции, в которой отсутствуют теплопроводные включения, и слои которой расположены перпендикулярно направлению потока теплоты через конструкцию.

Коэффициентом теплотехнической однородности фрагмента ограждающей конструкции называется величина, обратная отношению потока теплоты через рассматриваемый фрагмент конструкции к потоку теплоты через условную ограждающую конструкцию той же площади, что и рассматриваемый фрагмент.

Важной особенностью понятия «приведенного сопротивления теплопередаче» является то, что оно относится к определенному фрагменту ограждающей конструкции. Если этот фрагмент не указан, то понятие по факту лишено смысла. Однако, обычно из контекста ясно, какой фрагмент имеется в виду. Если же из контекста не видно, какой фрагмент имеется в виду, то термин «приведенное сопротивление теплопередаче стены» следует относить к совокупности всех стен здания. Именно так приходится понимать использование этого термина в СНиП [1] и в др. документах.

Сформулированные определения можно уточнять и совершенствовать, например, в отношении уточнения площади, по которой ведется осреднение потока теплоты. Но в рамках данной статьи эти определения являются достаточными. Используемые формулы для расчета приведенного сопротивления теплопередаче конструкций вытекают непосредственно из этих определений. Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции равно:

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

где Rпр.о — приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции, (м2-°С)/Вт;
tв,tн — температура внутреннего и наружного воздуха, соответственно, принятая для расчетов, °С; 
Q — мощность потока теплоты по глади конструкции (через условную конструкцию), Вт;
Qдоп.i; — дополнительная мощность потока теплоты, обусловленная і-м теплопроводным включением, Вт;
F — площадь фрагмента ограждающей конструкции, м2.

Величины Qдоп.і определяются на основе расчета температурных полей узлов конструкций. Формулу (1) целесообразно привести к виду, в котором используются не мощности потока теплоты, а плотности теплового потока q и qдоп.i:

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Величины q и qдоп.i являются удобными для сравнения вклада различных теплопроводных включений. Они характеризуют теплопотери с 1м2 конструкции, обусловленные соответствующим теплопроводным включением. Поэтому они могут называться удельными теплопоте- рями по глади конструкции и дополнительными, соответственно. По известным q и qдоп.i вычисляется коэффициент теплотехнической однородности фрагмента конструкции r, который в силу вышеприведенного определения этой характеристики и формул (3) равен:

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций 

Данная методика широко известна, но не всегда адекватно используется, поэтому она и приведена. Рассчитанные для рассматриваемых конструкций значения q и qдоп.i сведены в табл. 1. Расчет этих величин производился для конкретных конструктивных решений. Для краткости не приводится полный набор данных по материалам и конструкциям этих решений, а указываются только те характеристики, знание которых необходимо для понимания рассматриваемых вопросов. Проведенное затем осреднение рассчитанных величин позволило получить типичные для рассматриваемых конструкций значения Rпр.о и r. Такой подход обусловлен тем, что значения qдоп.i зависят и от проекта здания, поскольку они рассчитываются на 1 м2 стены всего здания. А привязка приводимых результатов к конкретным проектам зданий невозможна в рамках статьи.

Рассчитанные дополнительные удельные теплопотери

2.2. Теплозащита стен с облицовкой из кирпичной кладки

Схемы конструкций стен с облицовкой из кирпичной кладки

Применяются три конструктивные схемы данных стен (рис. 1). Для практического применения предпочтительной является схема 1 [3]. Для типичных теплопроводных включений данных конструкций значения q и qдоп.i приведены в табл. 1. Эти конструкции, казалось бы, достаточно проработаны и в целом удовлетворяют требованиям к теплозащите. Однако расчет по формуле (1) показывает, что для торцевой конструкции стены по схеме 1 значение Rпр.о меньше минимально допустимого для города Москвы по [1],равного 1,97 (м2-°С)/Вт:

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Этот расчет выполнен для толщины кладки из ячеистобетонных блоков 0,5 м при плотности ячеистого бетона400кг/м2. Для всей стены здания показатель теплозащиты еще ниже:
Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Следовательно, приведенное сопротивление теплопередаче стены здания не только меньше требуемого по условиям «энергосбережения» 3,13 (м2-°С)/Вт, но и меньше минимально допустимого [1]. То есть, дом с такими стенами не соот-ветствует современным требованиям по теплозащите. Обращает на себя внимание исключительно маленькое значение коэффициента теплотехнической однородности, что свидетельствует о недостаточной конструктивной проработке узлов данной конструкции.

Приведенное сопротивление теплопередаче стен, соответствующих схемам 2 и 3 по рис. 1 больше, чем соответствующих схеме 1. Так, для торцевой стены, соответствующей схеме 2, было получено:
Rусл.о = 4,46 (м2-°С)/Вт,
Rпр.о = 2,43 (м2-°С)/Вт и r = 0,54.

Наибольшими теплозащитными свойствами обладает стена конструкции на схеме 3. Для торцевой стены этого типа получено Rусл.о = 5,17 (м2-°С)/Вт, Rпр.о = 2,45 (м2- °С)/Вт и r = 0,47. Полученные значения Rпр.о превышают минимально допустимые значения, но меньше требуемых при поэлементном подходе. Эти конструкции могут удовлетворять требованиям [1] при выполнении требований к удельным теплопотерям здания. Следует отметить, что выполнение таких конструкций на практике сложно и приводит к многочисленным ошибкам, которые, в свою очередь, приводят к снижению долговечности.

Зимой 2008 г. были проведены натурные обследования 51-го здания со стенами указанных конструкций. Обследования выполнялись в связи с частичными разрушениями стен. По ряду причин отсутствовала возможность проведения полноценных исследований теплозащитных свойств этих стен традиционно используемыми методами. Применение тепловизионной техники позволило получить весьма приближенные оценки сопротивления теплопередаче стен. Для нескольких зданий были получены сопротивления теплопередаче стен вдали от теплопроводных включений, которые составили от 0,91 до 1,68 (м2-°С)/Вт.

Конечно, следует иметь в виду, что при помощи только тепловизионной техники, без использования более подходящих средств измерения температур и тепловых потоков нельзя получить точного значения сопротивления теплопередаче. Тем не менее, даже с учетом возможной ошибки, это значение сопротивления теплопередаче существенно ниже расчетного. Последнее обстоятельство можно объяснить только некачественным строительством. На стенах каждого обследованного здания были отмечены участки с повышенными теплопо- терями. Это свидетельствует о том, что значения сопротивлений теплопередаче еще ниже, чем расчетные по проекту. Попытки проектировщиков повысить сопротивление теплопередаче конструкций стен, соответствующих схеме 1, рассмотрен в [3]. В целом, такие попытки малорезультативны. Оценка, хотя и приближенная, максимально достижимого значения приведенного сопротивления теплопередаче конструкции, которого можно добиться, делается в предположении неизменяемости конструкции теплопроводных включений методом, предложенным В.В. Козловым по формуле:
Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Для торцевой стены конструкции варианта 1, рассмотренной выше, эта оценка дает: Rпр.max = 3,6 (м2-°С)/Вт. Такое значение Rпр.о можно получить при очень большой толщине кладки из ячеистого бетона, которая совершенно нереальна, в предположении, что дополнительные теплопотери изменяются слабо. То есть, практически рассматриваемыми стенами варианта 1 с облицовкой из кирпичной кладки нельзя обеспечить достижение нормируемого значения сопротивления теплопередаче по СНиП [1] без существенного изменения конструктивных решений теплопроводных включений.

Практика строительства и эксплуатации зданий с рассматриваемыми ограждающими конструкциями показала большое количество аварий с развитием трещин на фасадах, разрушением лицевого кирпича, обрушением лицевой кирпичной кладки и т.д. При этом, как показано выше, требования по теплозащите или не выполняются, или выполняются с трудом. Можно констатировать, что с начала кампании борьбы за энергосбережение и до настоящего времени приемлемые конструкции стен с лицевой кладкой из кирпича не разработаны. В случае дальнейшего повышения требований к теплозащите стен данные конструкции не могут применяться.

2.3. Теплозащита стен с навесными фасадными системами с тонким штукатурным слоем

Чаще всего данные ограждающие конструкции состоят из стены (основания), выполненной из монолитного железобетона, или кладки из ячеистобетонных блоков или кирпича. К стене крепится слой эффективного теплоизоляционного материала (пенополистирол, минераловатные плиты). Теплоизоляционный слой защищается клеевым базовым составом, армированным щелочестойкой стеклосеткой, и покрывается декоративной штукатуркой, суммарная толщина штукатурных слоев составляет 5-9 мм. Такие конструкции в Германии, например, применяются более 40 лет. В нашей стране они начали активно применяться около 10 лет назад.

Проблемы теплозащиты таких конструкций обусловлены наличием теплопроводных включений и (иногда) наличием воздушной прослойки между теплоизоляционным слоем и стеной, которая может существенно снизить сопротивление теплопередаче конструкции. Теплопроводными включениями являются [4]: дюбели, крепящие утеплитель к стене, оконные откосы, балконные плиты, стыки плит утеплителя между собой. В табл. 1 приведены рассчитанные дополнительные удельные теплопотери через теплопроводные включения конструкции стены с теплоизоляционной навесной фасадной системой с тонким штукатурным слоем. Расчеты выполнены для фасада на железобетонной стене с утеплителем из минераловатных плит толщиной 150 мм с дюбелями с металлическим распорным элементом. Условное сопротивление теплопередаче конструкции составляет Rусл.о = 3,6 (м2-°С)/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче конструкции всей стены здания составляет:
Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Коэффициент теплотехнической однородности конструкции г = 0,70. Полученное значение Дпр.о существенно меньше требуемого по [1], но больше минимально допустимого. Конструкция удовлетворяет требованиям [1] только при условии выполнения требований к удельному расходу тепловой энергии на отопление здания.

Увеличение толщины теплоизоляционного слоя в конструкции вызовет конструктивные изменения всех узлов конструкции, в результате чего нельзя ожидать пропорционального увеличения теплозащиты, при том, что стоимость и трудоемкость конструкции возрастут.

Оценка максимально достижимого значения Rпр.о по формуле (5) без конструктивной доработки теплопроводных включений конструкции всей стены здания показывает: Rпр.max = 8,42 (м-°С)/Вт. Оценка, сделанная для торцевой стены Rпр.max = 28,2 (м-°С)/Вт. Такие высокие значения Rпр.max показывает, что теплопроводные включения в данной конструкции меньше влияют на теплозащитные свойства по сравнению с конструкциями с облицовкой из кирпичной кладки, и конструкция является более проработанной с точки зрения теплозащиты. При проектировании рассматриваемых конструкций часто принимают значение коэффициента теплотехнической однородности r = 0,85 и даже выше.

Этот приведенный пример показывает, что такого высокого значения г еще следует добиваться, уменьшая влияние теплопроводных включений.

Применяемые в настоящее время конструкции, как правило, имеют толщину теплоизоляционного слоя не более 150 мм, и приведенное сопротивление теплопередаче меньше требуемого при поэлементном подходе, но больше минимально допустимого по [1]. Конструкция обладает резервами для повышения приведенного сопротивления теплопередаче, хотя и связанными с увеличением затрат на изготовление.

2.4. Теплозащита стен с навесными фасадными системами с вентилируемой воздушной прослойкой

Данная известная конструкция состоит из стены, к которой прикрепляются минераловатный утеплитель и металлические кронштейны. К кронштейнам крепятся металлические направляющие, к которым крепятся элементы облицовки. Эти конструкции являются наиболее сложными и наукоемкими из рассматриваемых. Однако, они обладают рядом неоспоримых достоинств.

Проблемы обеспечения теплозащитных свойств рассматриваемых конструкций обусловлены, прежде всего, наличием теплопроводных включений в виде металлических кронштейнов. Кроме того, теплопроводными включениями являются дюбеля для крепления утеплителя, оконные откосы, балконные плиты, крепления для кондиционеров и рекламных щитов, выпуски арматуры для крепления лесов и т.д.

Основная характеристика теплозащиты таких конструкций Rпр.о является расчетной величиной. Экспериментальное ее определение является сложной, в большинстве случаев невыполнимой задачей. Прежде всего, следует отметить, что проверка теплозащитных свойств таких конструкций при помощи тепло- визионной съемки с наружной стороны является бессмысленной. А именно таким способом проверяется теплозащита построенных зданий. При расчете Rпр.о часто допускается ошибка, заключающаяся в том, что не учитывается сток теплоты по кронштейну на облицовку. При таком подходе занижаются теплопотери, обусловленные кронштейном, вследствие чего получается завышенное значение приведенного сопротивления теплопередаче и коэффициента теплотехнической однородности. Этими ошибками можно объяснить высокие значения приведенных сопротивлений теплопередаче конструкций, используемых в рекламных материалах на некоторые системы. Влияние кронштейнов на сопротивление теплопередаче стены с НФС с вентилируемой прослойкой подробно рассмотрено в [5]. В табл. 1 приведены рассчитанные дополнительные удельные теплопотери через теплопроводные включения конструкции стены с НФС с вентилируемой прослойкой. Расчеты выполнены для НФС на кирпичной стене с утеплителем из минераловатных плит толщиной 150 мм для двух видов кронштейнов: из стали и из алюминиевого сплава. Условное сопротивление теплопередаче конструкции составляет Rусл.о = 3,80 (м2-°С)/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче конструкции всей стены здания, составляет:

  • для НФС со стальными кронштейнами имеем:

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

  • для НФС с кронштейнами из алюминиевого сплава имеем:

Теплофизические свойства стеновых ограждающих конструкций

Полученные значения Rпр.о меньше требуемого, но больше минимально допустимого по [1]. Оценка максимально достижимого значения Rпр.о по формуле (5) без конструктивной доработки теплопроводных включений конструкции показывает, что величина Rпр.max составляет от 4,8 до 4,2 (м2-°С)/Вт.

Для повышения Дпр.о этих конструкций имеются некоторые резервы. Например, при применении кронштейнов из коррозионностойкой стали с площадью поперечного сечения 1 см2 соответствующие дополнительные тепловые потери (п. 14 табл. 1) снизятся до 2 Вт/м2. В этом случае Rпр.о для торцевой стены (без окон и балконов) составит 2,89 (м2-°С)/Вт, г = 0,76.

Значение Rпр.max = 12 (м2-°С)/Вт, что указывает на конструктивную проработанность указанных кронштейнов. В то же время увеличение толщины теплоизоляционного слоя для дальнейшего повышения приведенного сопротивления теплопередаче конструкции сопряжено со значительными сложностями, например, увеличением вылета кронштейнов, увеличением их числа, резким повышением стоимости системы, и представляется нецелесообразным.

Таким образом, рассмотренные ограждающие конструкции, применяемые в настоящее время, обладают значениями приведенного сопротивления теплопередаче, меньшими требуемого по СНиП [1], но превышающими значение минимально допустимого, т.е. они могут применяться только при условии выполнения требований к удельному расходу тепловой энергии на отопление здания.

3. Влажностный режим конструкций

3.1. Стены с облицовкой из кирпичной кладки

Влажностный режим рассматриваемых ограждающих конструкций не всегда благоприятный. Причинами переувлажнения конструкций в большинстве случаев является строительная влага, но иногда и влага внутренней конденсации, обусловленная повышенным вла- гопереносом из внутреннего воздуха помещений.

Увлажнение строительной влагой характерно для первых лет эксплуатации здания. Особенно сильно этот эффект проявляется в первую зиму эксплуатации здания после проведения мокрых работ в помещениях в осенний период. Натурные исследования показали, что влажность материалов конструкций в этом случае составляет: ячеистого бетона до 20 %, минераловатного утеплителя до 70%, лицевого кирпича до 6% по массе. Такое переувлажнение материалов может привести к снижению долговечности конструкции.

Увлажнение влагой внутренней конденсации происходит вследствие переноса влаги из внутреннего воздуха помещения к наружной поверхности с конденсацией и накоплением влаги в наружных слоях. Этот процесс проявляется при повышенной влажности в помещении в сочетании с некачественной пароизоляцией конструкции с внутренней стороны. Следствием этого процесса является разрушение лицевого кирпича. Расчеты позволяют установить потенциальную возможность описанного явления, но количественные оценки не всегда являются верными.

Следует отметить сложность проектирования данных конструкций с целью обеспечения благоприятного влажностного режима из-за отсутствия подходящего метода расчета в нормативных документах. Методы расчета, основанные только на диффузии влаги в пористой среде, не подходят из-за неучета высокой воздухопроницаемости конструкции. К таким методам относится и метод СНиП [1]. В методе [1] имеется еще одно обстоятельство, делающее его непригодным для прогнозирования влажностного режима современных ограждающих конструкций — неправильно указана толщина слоя теплоизоляции, для которого следует ограничивать приращение влажности за период года с отрицательными температурами, и устаревшие значения этого предельного приращения для различных материалов.

Необходима также разработка инженерного метода расчета, учитывающего, кроме диффузионного влагопе- реноса, еще и фильтрационный, обусловленный воздухопроницаемостью конструкции. Данный метод должен быть инженерным, что позволит включить его в нормативные документы. «Первая редакция» метода разработана В.В. Козловым [6]. К сожалению, систематическое использование его пока не вошло в практику проектирования стен с облицовкой из кирпичной кладки.

3.2. Стены с навесными фасадными системами с тонким штукатурным споем

Влажностный режим рассматриваемых конструкций оказывает существенное влияние на их долговечность [7]. Проблемы, обусловленные влажностным режимом, могут возникать в местах стыков плит утеплителя, в зоне оконных откосов, около головки дюбеля. В местах переувлажнения штукатурного слоя может наблюдаться тре- щинообразование, изменение цвета, обрастание биоорганизмами. Увеличение влажности утеплителя приводит к снижению теплозащитных свойств конструкции.
Прогнозирование их влажностного режима на основе методики [1] представляется абсолютно неверным. Прежде всего потому, что в методике [1] в качестве слоя, проверяемого на переувлажнение, предполагается весь слой теплоизоляционного материала, в то время, как в рассматриваемых конструкциях таким слоем является слой штукатурки и тонкий слой минеральной ваты непосредственно у штукатурки. Достаточно удобным и хорошо себя зарекомендовавшим методом расчета влажностного режима рассматриваемых ограждающих конструкций является усовершенствованный метод последовательного увлажнения [8]. Этот метод является развитием метода расчета К.Ф. Фокина.

Проведению расчетов влажностного режима конструкций по методу [8] препятствует то, что он не является инженерным, а также отсутствие необходимых тепло физических характеристик штукатурного слоя. Систематически проводятся измерения только коэффициента паропроницаемости, причем различными специалистами, и эти данные никто не обобщает.

3.3. Стены с навесными фасадными системами (НФС) с вентилируемой воздушной прослойкой

Наличие воздушной прослойки является большим преимуществом рассматриваемой конструкции по сравнению с другими. Назначение вентилируемой воздушной прослойки — обеспечение нормального влажностного режима конструкции. Обеспечение ее нормального функционирования для вывода влаги из конструкции является одной из главных задач при проектировании и монтаже конструкции. Однако, хотя и достаточно редко, но встречаются случаи увлажнения таких конструкций.

При прогнозировании влажностного режима НФС с вентилируемой воздушной прослойкой необходимо учитывать следующие особенности:

  1. Разным зонам по высоте стены соответствуют различные граничные условия влагообмена теплоизоляционного слоя в воздушной прослойке. Это объясняется тем, что воздух, двигаясь вверх по прослойке, насыщается водяным паром, вследствие чего разность парциальных давлений водяного пара в воздухе прослойки и в утеплителе изменяется с высотой. То есть, граничные условия влагообмена утеплителя в воздушной прослойке изменяются с высотой. Следовательно, и влажностный режим ограждающей конструкции будет меняться с высотой.
  2. Возможная зона конденсации располагается не только в слое утеплителя, но и на внутренней стороне облицовки и на элементах подконструкции, т.е. вне традиционного расчетного участка стены. Образование конденсата на облицовке и подконструкции происходит в том случае, когда давление водяного пара в воздухе прослойки становится равным давлению насыщенного водяного пара при температуре наружного воздуха. В этом случае начинает образовываться конденсат на наиболее холодных поверхностях в прослойке, к которым относится поверхность облицовки.
  3. Повышенная воздухопроницаемость фасадной системы обуславливает возможность эксфильтрации, в результате чего водяной пар с воздухом проникает из помещения в слой утеплителя и увлажняет его. Повышенная воздухопроницаемость конструкции объясняется отсутствием плотного наружного конструкционного слоя, а также воздухопроницаемостью кладки, на которую крепится НФС. Проблема эксфильтрации особенно актуальна для верхних этажей высоких зданий, где давление в помещении превышает наружное давление (без учета влияния ветра).

Для прогнозирования влажностного режима НФС с вентилируемой прослойкой метод СНиП [1] совершенно непригоден. Не годятся и другие методы расчета влажностного режима конструкций [8], которые не учитывают перечисленные особенности.

Для расчета влажностного режима рассматриваемых конструкций разработаны специальные методики [9,10], которые частично вошли в инструктивные документы [11]. В правильно спроектированной конструкции отсутствует влагонакопление в утеплителе и не происходит образование конденсата в воздушной прослойке. Таким образом, расчет влажностного режима позволяет обеспечить проектирование конструкции с заданными эксплуатационными свойствами.

Заключение

В этой статье не обсуждаются вопросы фильтрации воздуха, долговечности ограждающих конструкций, экономические проблемы их применения и ряд других. Но и изложенный материал позволяют сделать некоторые выводы.

Рассмотренные конструкции не удовлетворяют требованиям к приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций здания как к отдельным элементам здания. Эти конструкции могут применяться только в том случае, когда здание удовлетворяет требованиям СНиП [1] к удельному расходу тепловой энергии на отопление здания. Реализация известных резервов для повышения приведенного сопротивления теплопередаче данных конструкций нуждается в проведении научных исследований и связана с большими затратами. На данном этапе развития строительства нецелесообразно проводить повышение требований к сопротивлению теплопередаче наружных стен зданий.

Необходимо восстановить практику экспериментального строительства. При отсутствии стадии экспериментального строительства, реализация решений по дальнейшему повышению нормативных требований к теплозащите и ведет к продолжению эксперимента по строительству зданий с ограждающими конструкциями, обладающими неизученными эксплуатационными свойствами.

При проектировании рассмотренных ограждающих конструкций необходимо снижать влияние теплопроводных включений. Необходимо включать в раздел проекта «Энергоэффективность» расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен. Нужно выполнить разработку инженерных методов расчета влажностного режима рассмотренных ограждающих конструкций для включения в нормативные документы. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект №08-08-13724).

1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. — М.: ГУЛ ЦПП, 2004.
2. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. — М.: ГУЛ ЦПП, 2004.
3. Малявина Е.Г. Строительная теплофизика и проблемы утепления современных зданий // АВОК, № 1/2009.
4. Козлов В.В. Влияние тарельчатого дюбеля на теплофизические свойства фасадной теплоизоляционной системы с наружным штукатурным слоем // Строй- профиль, № 3/2009.
5. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Цыкановский Е.Ю. Расчет теплозащиты фасадов с вентилируемым воздушным зазором // АВОК, № 2/2004.
6. Козлов В.В. Метод инженерной оценки влажностного состояния современных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты при учете паропроницаемости, влагопроводности и фильтрации воздуха // Автореф. дисс. к.т.н. — М.: НИ- ИСФ,2004.
7. Гагарин В.Г. Теплоизоляционные фасады с тонким штукатурным слоем. Температурно-влажностные воздействия и долговечность систем с тонким штукатурным слоем. (По мат. ст. Н.М. Kilnzel, H. Kunzel, K. Sedelbauer «Hygrothermische Beanspruchung und Tebensdauer von Warmedamm-Verbundsystemen», Bauphysik, 2006, Bd. 28, H. 3) // ABOK, № 6-7/2007.
8. Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. — М.: Стройиздат, 1984.
9. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Методика проверки выпадения конденсата в воздушном зазоре вентилируемого фасада // Строительная физика в XXI веке. Науч.-техн. конф. — М.: НИИСФ,2006.
10. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Математическое моделирование влажностного состояния воздушной прослойки для стены вентилируемого фасада // Фундаментальные и приоритетные прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли РФ в 2007 г. Труды РААСН, Т. 2. — Белгород: 2008.
11. Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором. Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов, представляемых для технической оценки пригодности продукции. — М.: Госстрой России, 2004.

Автор: В.Г. ГАГАРИН, зав. лабораторией, проф., д.т.н., Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ РААСН)

 
< Пред.   След. >

Будем благодарны, если воспользуетесь одной из этих кнопок:



тонна арматуры