Энергоресурсосбережение в строительстве. Учебное пособие

мые помещения, двигаются к слою утепления, наружу. Это способствует повышению влажности покрытия теплоизоляции. При имеющихся вентилируемых зазорах приток воздушного потока снаружи снижает влажность до минимума.

1

2

3

4

5

Рис. 5.2. Вентилируемый фасад:

1 – ограждающая конструкция (основание); 2 – утеплитель; 3 – гидропаробарьер; 4 – каркасная система; 5 – кассета металлическая или сайдинг

Кроме важной воздухообменной функции вентилируемый навесной фасад помогает зданию стать привлекательным эстетически, а также защищает стены от вредных воздействий разных природных факторов.

Одним из распространенных применяемых облицовочных материалов является сайдинг, собираемый из наборных панелей

41

разнообразных цветов и фактур. Панели сайдинга изготовлены из разнообразных материалов: винилового, цементного, деревянного, металлического.

Проектирование многослойных конструкций стен с утеплителем в середине требует решения вопросов уменьшения потерь тепла через теплопроводные включения, иначе «мостики холода». Монолитность многослойных стен, совместность работы слоев, например, в трехслойной стене – наружного (защитного слоя), внутреннего (несущего) и устроенного между ними слоя утеплителя, обеспечивается связями. Связи, ребра, сквозные швы из раствора или бетона, жесткие связи стен облегченной кладки из кирпича, гибкие связи, болты, шурупы, металлический крепеж, стержни, стыки в многослойных панелях и пр. снижают сопротивление теплопередаче.

Кроме важной воздухообменной функции вентилируемый навесной фасад помогает зданию стать привлекательным эстетически, а также защищает стены от вредных воздействий разных природных факторов.

Одним из распространенных применяемых облицовочных материалов является сайдинг, собираемый из наборных панелей разнообразных цветов и фактур. Панели сайдинга изготовлены из разнообразных материалов: винилового, цементного, деревянного, металлического.

Проектирование связей допускается таким образом, чтобы температура внутренней поверхности по теплопроводному включению была не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха. Поэтому с целью исключения условий и участков выпадения конденсата на внутренней поверхности помещения теплопроводные включения (связи, «мостики холода») рационально проектировать несквозными и устраивать с наружной стороны. Наиболее эффективно минимизировать потери тепла через «мостики холода» позволяет применение стеклопластиковых связей. Стеклопластик один из перспективных материалов для гибких свя-

42

зей: теплопроводность как у керамического пустотного кирпича, прочность в три раза выше прочности стали марки Ст3, а деформативные свойства выгодно отличаются от этих свойств стали, что важно для надежной работы гибкой связи. Стеклопластик – долговечный материал, не вступающий в химическое взаимодействие с бетоном и раствором.

Теплоизоляция уменьшает теплопотери через ограждающие конструкции. Толщина слоя утеплителя определяется расчетным путем и зависит от климатических характеристик места расположения объекта утепления. При выборе материала предпочтение следует отдавать тем, которые отвечают следующим требованиям: повышенная стойкость к усадке, стойкость к механическим повреждениям, долговечность, огнестойкость, стойкость к ультрафиолету, легкость монтажа, устойчивость к плесени, насекомым и микроорганизмам.

Материалов для утепляющего слоя существует огромное множество, но на практике чаще применяются следующие из них.

1. Стекловата.

Ее обычно применяют в утеплении вентилируемых фасадов. Изготавливают ее из соды, известняка, песка, вторстекла. Стекловата – доступный легкий материал, отличается повышенной химической стойкостью, но обладает высоким водопоглощением и вреден для здоровья, т. к. его микроскопические волокна легко разрушаются, оседают на коже, попадают в глаза

илегкие.

2.Базальтовая вата.

При выполнении штукатурных способов утепления фасадов применяют базальтовую вату плотностью не менее 150 кг/м3 и пределом прочности на отрывание слоев – минимум 15 кПа. Базальтовая вата чаще всего производится из магматических базальтовых пород.

3. Минеральная вата.

Минеральная вата – экологичный материал, не допускающий возникновения грибка и плесени, огнестойкий, экологиче-

43

ски чистый материал, который к тому же обладает хорошими звукоизоляционными свойствами и низкой теплопроводностью. При использовании минеральной ваты здание «дышит». Однако со временем дает усадку и теряется качество теплозащиты.

Стекловата, базальтовая и минеральная вата огнестойки – выдерживают температуры до 600 °С и являются дополнительной защитой от огня, но обладают большим водопоглощением.

4. Пенопласт.

Пенопласт можно использовать только слабогорючий и самозатухающий, а также только фасадных марок. В целях увеличения пожаробезопасности здания применяют специальные рассечки, выполненные из минеральной ваты. Под действием солнечных лучей пенопласт выделяет вредные для человека вещества и еще его любят погрызть мелкие обитатели улиц – крысы и мыши.

5. Экструзионный пенополистирол (ЭППС).

Он немного напоминает пенопласт, только он гораздо прочнее, плотнее и лучше защищает от холода. Стоит этот материал несколько дороже пенопласта и производится в различной цветовой гамме. ЭППС имеет существенные недостатки – «не дышит», т. е. он паронепроницаем, а также имеет плохую адгезию с разными клеящими растворами. В доме при использовании экструзионного пенополистирола обязательно должна присутствовать хорошая и надежная вентиляция.

6. Пенополиуретан.

Пенополиуретан распыляется на стены. Его плюсы: не образуются зазоры и в последующем не требуется применение герметика.

Утепление деревянного дома отличается от всех других домов (кирпичных, крупнопанельных, шлако-, пеноблочных и т. д.). Деревянные стены здания должны «дышать» и самостоятельно способны поддерживать свой внутренний микроклимат. Все материалы, применяемые для строительства, утепления, отделки дома используют паропроницаемые, чтобы

44

не препятствовать движению воздуха сквозь стены наружу. Лишняя влага, содержащаяся во внутреннем воздухе, должна иметь возможность беспрепятственно выходить наружу и испаряться. В связи с этим между отделочным слоем и утеплителем требуется обязательно оставлять зазор для осуществления вентиляции. Эта технология помогает не допустить сырости, парообразования, гниения дерева. В качестве утеплителя используют базальтовую теплоизоляцию для фасада или другие подобные негорючие материалы.

5.2. Пример расчета

Необходимо определить эффективность утепления 5-этаж- ного жилого дома с размерами в плане 60×15 м, расположенного

вг. Майкоп. Высота этажа принимается 3 м. Расчет состоит из четырех этапов.

1.Условия эксплуатации ограждающих конструкций А и Б,

взависимости от влажностного режима помещений и зон влажности района расположения объекта, необходимые для выбора теплотехнических показателей материалов наружных ограждений определяются по табл. 2 СП 50.13330.2012 (прил. 2) [3].

Влажностный режим помещений зданий в холодный период года, в зависимости от относительной влажности и температуры

внутреннего воздуха, принимается по табл. 1 СП 50.13330.2012 [3]. Для примера расчета при внутренней температуре внутреннего воздуха tв = 20 °С и влажности 55 % влажностный режим помещений зданий принимается «нормальный». Зону влажности расположения города, выбранного по варианту, следует принимать по прил. В СП 50.13330.2012 [3]. Зона влажности г. Майкоп № 2 – нормальная. Условия эксплуатации ограждающих конструкций по табл. 2 СП 50.13330.2012 [3] выбираются Б.

Нормируемые значения приведенного сопротивления теп-

деляются по формуле (5.1) СП 50.13330.2012 [3]:

45

°С∙сут/год; mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. Для стен принимается mр = 0,63, для остальных ограждающих конструкций mр = 0,8.

Градусо-сутки отопительного периода, °С∙сут/год, определяются по формуле:

ГСОП = (tв – tот) ∙ zот,

где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, °С; tот – расчетная температура наружного воздуха, средняя за отопительный период, °С; zот – продолжительность отопительного периода, сут/год.

Из данных прил. 2 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» [4] для г. Майкоп расчетная температура наружного воздуха средняя за отопительный период: tот = 2,3 °С, продолжительность отопительного периода: zот = 148 сут/год.

Градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП = (20 – 2,3) ∙ 148 = 2619,6 °С∙сут/год.

Базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, (м2∙°С)/Вт, определяется интерполяцией по табл. 3 СП 50.13330.2012 [3], столбцы 3 и 5 в зависимости от градусо-суток отопительного периода для стен и перекрытий чердачных и над подвалами.

Для стен:

Для перекрытий чердачных и над подвалами:

46

Нормируемые значения приведенного сопротивления теплопередаче стен:

Нормируемые значения приведенного сопротивления теплопередаче перекрытий чердачных и над подвалами:

2. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле Е.1 прил. Е СП 50.13330.2012 [3]. Величины, учитывающие линейные и точечные неоднородности в наружных ограждающих конструкциях, определяются по результатам расчетов двумерных и трехмерных температурных полей, которые в рамках данной работы невозможно выполнить. Формула Е.1 СП 50.13330.2012 [3] упрощается и имеет вид:

конструкций, (м2∙°С)/Вт, определяемое по формуле Е.6 СП

50.13330.2012 [3]:

где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2∙°С), принимаемой по табл. 4 СП 50.13330.2012 [3]; αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2∙°С), принимае-

тивление слоя однородной части ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт.

47

где δs – толщина слоя, м; λs – теплопроводность материала слоя, Вт/(м∙°С), принимается по прил. Т СП 50.13330.2012 [3].

Толщина и плотность, кг/м3, несущего и облицовочного слоя дана в исходных данных. Толщина утепляющего слоя стен, чердачных перекрытий и подвала определяется расчетным путем. Теплопроводность, Вт/(м∙°С), материала слоев принимается по прил. Т СП 50.13330.2012 [3] и все данные сводятся в таблицу. Конструкция наружной стены состоит из слоя глиняного обыкновенного кирпича плотностью ρкир.об = 1800 кг/м3, толщиной δкир.об = 0,64 м и теплопроводностью λкир.об = 0,81 Вт/(м∙°С).

Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены до утепления определяется по формуле:

Конструкция перекрытий чердачных и над подвалами выполнена из железобетонных пустотных плит плотностью ρпл = = 2500 кг/м3, толщиной δпл = 0,22 м и термическим сопротивлением, при условиях эксплуатации ограждающих конструкций А –

48

Rпл = 0,157 (м2∙°С)/Вт, Б – Rпл = 0,15 (м2∙°С)/Вт. В примере условия эксплуатации ограждающих конструкций приняты – Б, соответственно термическое сопротивление Rпл = 0,15 (м2∙°С)/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче перекрытий чердачных до утепления определяется по формуле:

Приведенное сопротивление теплопередаче перекрытий над подвалами до утепления определяется по формуле:

3. Для сокращения тепловых потерь зданием наиболее эффективным способом является утепление наружных ограждающих конструкций здания. Толщина утепляющего слоя определяется из условия достижения приведенного сопротивления теплопередаче нормируемым значениям.

Конструкция утепления наружных стен состоит из утепляющего слоя пенополистирола плотностью ρППС = 35 кг/м3 и теплопроводностью λППС = 0,046 Вт/(м∙°С), определяемой по прил. Т СП 50.13330.2012 [3] и облицовочного слоя керамического пустотного кирпича плотностью ρкир.кер = 1400 кг/м3, толщиной δкир.кер = 0,12 м и теплопроводностью λкир.кер = = 0,64 Вт/(м∙°С).

Толщина утепляющего слоя наружных стен определяется по формуле:

= 0,046(1,459 – 0,95 – 0,12/0,64) = 0,015 м.

49

Толщина утепляющего слоя выбирается как ближайший больший существующий размер утеплителя – 0,05 м.

Определить в соответствии с выбранной толщиной утеплителя фактическое приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен после утепления по формуле:

и полученное значение должно быть больше либо равно норми-

условие выполнено.

Утепление перекрытий чердачных и над подвалами выполнено из слоя пенополистирола плотностью ρППС = 35 кг/м3 и теплопроводностью λППС = 0,046 Вт/(м∙°С).

Толщина утепляющего слоя перекрытий чердачных определяется по формуле:

= 0,046(2,46 – 0,348) = 0,097 м.

Толщина утепляющего слоя выбирается как ближайший больший существующий размер утеплителя – 0,1 м.

Определить в соответствии с выбранной толщиной утеплителя фактическое приведенное сопротивление теплопередаче перекрытий чердачных после утепления по формуле:

и полученное значение должно быть больше либо равно норми-

условие выполнено.

50