Системыжизнеобеспечения

Выбор систем жизнеобеспечения здания (электрика, сантехника, тепло- и водоснабжение и пр.) определяется в основном запросами будущих пользователей данного здания. Расходы же на внутренние коммуникации составляют 20-40 % контрактной стоимости здания, а доля монтажа этих коммуникаций – 20-45 % их стоимости. Арматура для электропитания, телефона, компьютерной сети и TV может размещаться внутри трубопроводов в стенах и полах, в коробах вне стен и полов, в каналах (коробах, трубах) внутри стен и полов. Рекомендуется по возможности избегать размещения проводки по внешним стенам, в полостях сдвоенных рам в межквартирных стенах. В случае заводского изготовления стен и половых панелей возможна и фабричная установка в них вспомогательной арматуры. В случае строительства на месте рекомендуется использование внешних коробов. Стояки труб для водопровода и канализации размещают в вертикальных колодцах для каждой квартиры, например рядом с лестничными блоками. Кухни и ванные комнаты рекомендуется располагать рядом для использования единой вентиляционной шахты. В некоторых случаях предпочтительным является заводское изготовление блоков санузлов с готовой внутренней начинкой. Для отопления могут использоваться подогреваемые полы и потолки, тепловентиляция, но традиционной и основной является система водяного отопления с радиаторами. Трубопроводы отопления прокладываются вертикально в открытом виде в углах или вблизи окон. Горизонтальные соединения проводят вдоль стен к радиаторам. При производстве стеновых секций на заводе к ним часто монтируются радиаторы. Подсоединение к линиям теплоснабжения в полах осуществляется при сборке секций на строительной площадке.

Высокая точность размеров, высокий процент использования изготовленных заранее готовых элементов и быстрый монтаж делают строительство из легких стальных конструкций, и в том числе на основе легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), выгодной альтернативой традиционным методам строительства.

231

Толщину теплоизоляционного слоя (δW) определяем по глади стены без учета влияния откосов, проемов и других теплопроводных включений. Толщину теплоизоляционного слоя определяем исходя из формул (8) и (10) по СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

δW = (Rтр/r – δГКЛ/λГКЛ – Rвозд – δк/λк – 1/αнар – 1/αвн)·λW,

где r – коэффициент теплотехнической однородности; r = 0,95; αнар, αвн – коэффициенты теплоотдачи наружной и внутренней поверхности стен (соответственно 23 и 8,7 м2°С/Вт).

δW = (3,08/0,95–0,025/0,21–0,14–0,38/0,81–1/23–1/8,7) 0,042 = 0,099 м.

Конструктивнотолщинунеобходимойтеплоизоляциипринимаем100 мм.

Пример 2. Определение необходимости устройства пароизоляционного слоя

Исходные данные. Проверяем конструкцию, рассчитанную в примере 1. Расчет. Расчет выполняют по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» с учетом СНиП П-3-79 «Строительная теплотехника», СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» с учетом СНиП 2.01.01-82 «Строительная

климатология и геофизика».

Считаем, что плоскость возможной конденсации находится на границе 3-го и 4-го слоев (между утеплителем и несущей стеной). Сопротивление теплопередаче внутренних слоев составит

R1-3 = (1/αвн + δГКЛ/λГКЛ + Rвозд + δW/λW) r =

= (1/8,7 + 0,025 / 0,21 + 0,14 + 0,10 / 0,042) 0,95 = 2,64 м2°С/Вт.

Требуемое сопротивление паропроницанию слоев стены до плоскости возможной конденсации должно быть не менее наибольшего его значения, рассчитанного

по формуле (16) СНиП 23-02

Rregvp1 =(eint −E) (E −eext ).

или по формуле (17) СНиП 23-02

Определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации по формуле (16) СНиП 23-02. Значения среднемесячных температур и средней упругости водяных паров наружного воздуха приведены в табл. 10.1.

233

Т а б л и ц а 10.1

Значения среднемесячных температур и средней упругости водяных паров наружного воздуха

В соответствии со СНиП 23-01-99 «Строительная климатолия» принимаем продолжительность периода с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха Zо равной 139 суткам.

Средние сезонные температуры:

t1 = (-7,8 - 7,8)/2 = -7,8 oC, где Z1 = 2 месяца;

t2 = (-3,9 + 3,1 + 4,9 – 0,3 – 5,0)/5 = -0,24 °C, где Z2 = 5 месяцев;

t3 = (9,8 + 15,0 + 17,8 + 16,0 + 10,9)/5 = +13,9 °C, где Z2 = 5 месяцев.

Значения сезонных температур в плоскости возможной конденсации:

τi = tint −(tint −t1÷3 ) R1÷3 ;

Ro

τ1 = 20 – (20 + 7,8)·(2,64/3,08) = -3,8 °С; τ2 = 20 – (20 +0,24)·(2,64/3,08) = +2,65 °С; τ3 = 20 – (20 - 13,9)·(2,64/3,08) = +14,8 °С.

Соответственно, Е1 = 445 Па, Е2 = 740 Па, Е3 = 1683 Па.

Е = (Е1·Z1 + Е2·Z2 + Е3·Z3)/12 = (442·2+740·5+1683·5)/12 = 1083 Па.

Из условий эксплуатации Еint = 1286 Па. еext = 981 Па (среднее за год)

по этому условию требуется устройство дополнительной пароизоляции. Если при расчете по этому условию устройство пароизоляции было

бы не обязательно, то возникла бы необходимость проверки по формуле

(17) СНиП 23-02.

234

Определяем нормируемое сопротивление паропроницанию (по формуле (17) СНиП 23-02 из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха:

eext0 =(3,4 +3, 2 +3,7 +5,5 +4, 2)×1005 = 400 Па.

Средняя температура наружного воздуха за тот же период to = (-7,8 – 7,8 – 3,9 – 0,3 – 5,0)/5 = -4,96 °C.

Значение температуры в плоскости возможной конденсации:

условию также требуется устройстводополнительной пароизоляции не менее: Rvp = 13,0 – 0,82 = 12,18 м2 ч Па/мг, которую можно обеспечить двумя слоями полиэтиленовой пленки толщиной 0,16 мм (Rп=7,3 м2 ч Па/мг),

установленной между обшивкой из ГКЛ (слой 1) и теплоизоляцией (слой 3).

10.2. РАСЧЕТЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ФУНДАМЕНТОВ И ОСНОВАНИЙ

Расчеты теплоизоляции фундаментов заключаются в определении: ширины юбки Dh из горизонтальной теплоизоляции, уложенной по

периметру здания;

длины участков Lc по углам здания с толщиной горизонтальной теплоизоляции на углах равной δc;

толщины вертикальной теплоизоляции δV;

толщины горизонтальной изоляции δh, уложенной по периметру здания (кроме углов);

условной глубины промерзания непучинистого грунта dу.

Размеры теплоизоляции и толщина грунтовой подушки определены методом математического моделирования теплового взаимодействия здания или отдельно стоящей опоры с грунтами основания. Результаты моделирования размещены в СТО 36554501-012-2008 (табл. 1-4). По таблицам определяют для каждого из видов фундаментов (отапливаемых зданий, зданий без теплоизоляции пола, неотапливаемых зданий, отдельно стоящих опор) параметры теплоизоляции. Входными параметрами в эти таблицы являются средняя годовая температура наружного воздуха (СГТВ), определяемая согласно СНиП 23-01, и индекс мороза (ИМ).

235

Среднегодовая температура воздуха (СГТВ) – сумма отрицательных и положительных градусо-часов наружного воздуха за год, деленная на продолжительность года. Обеспеченность СГТВ принимается 50 %. Определяется по СНиП 23-01.

Индекс мороза (ИМ) – абсолютное значение отрицательных градусочасов наружного воздуха с обеспеченностью 1 % или наступлением события с вероятностью один раз в 100 лет. Индекс мороза с такой обеспеченностью не применяется в строительной практике на территории РФ. Необходимые значения ИМ получаются путем специальных вычислений. Такая обеспеченность обусловлена высокими требованиями к долговечности фундаментов. При пониженных требованиях к долговечности фундамента можно принимать значение обеспеченности ИМ 2 % (наступление события с вероятностью один раз в 50 лет).

Если расчетные значения СГТВ и ИМ не совпадают с табличными, то принимается ближайшее табличное значение СГТВ в меньшую сторону, а ИМ – в большую сторону. Толщина теплоизоляции принимается по ближайшему типоразмеру в большую сторону.

Толщина грунтовой подушки для отапливаемых зданий с температурой воздуха в помещениях зимой не ниже 17°С принимается равной 0,2 м, с температурой воздуха ниже 17 °С, но выше 5 °С – 0,4 м.

Толщина грунтовой подушки Н под неотапливаемыми зданиями и отдельно стоящими опорами вычисляется по формуле

H = df −(d +Sh ),

где d – глубина заложения подошвы фундамента, м; Sh – толщина горизонтальной теплоизоляции, см;

df – глубина сезонного промерзания грунта в месте расположения фундамента, определяется по формуле (1), м:

где k – эмпирический коэффициент, численно равный 10;

dу – условная глубина промерзания для неотапливаемого здания или для отдельно стоящей опоры, м;

λf – теплопроводность непучинистого грунта в мерзлом состоянии, применяемого для устройства грунтовой подушки и засыпки пазух котлована, Вт/(м К);

ρf – плотность грунтовой подушки непучинистого фунта, кг/м3;

Wc – суммарная влажность грунтовой подушки непучинистого грунта, доли ед.

Если в результате расчета величина Н окажется менее 0,2 м, то она принимается равной 0,2 м.

236

10.3. РАСЧЕТЫ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Расчет звукоизоляции строительных конструкций рассмотрим на примерах.

Пример 1. Определение индекса воздушного шума междуэтажного перекрытия жилого дома

Исходные данные. Перекрытие состоит из монолитной железобетонной плиты (средняя плотность 2500 кг/м3, толщина 140 мм); звукоизоляционной прокладки из древесно-волокнистых мягких плит (толщина 20 мм); деревянных лаг (средняя плотность 600 кг/м3, толщина 40 мм, ширина 100, шаг 500 мм); стяжки из ГКЛ (средняя плотность 940 кг/м3, общая толщина 37 мм).

Решение. Расчет производится по СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизолирующих ограждающих конструкций жилых и общественных зданий» к СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» (используются ссылки на таблицы и формулы с нумерацией, соответствующей своду правил).

Определяем поверхностную плотность элементов покрытия: m1 = 2500 0,14 = 350 кг/м2;

m2 = 600 0,22 (доски) + 600 0,1 0,04 2 (лаги) + 940 0,037(ГКЛ) = = 13,2 + 4,8 + 34,78 = 52,8 кг/м2.

В соответствии с п. 3 СП 23-103–2003 находим величину Rw0 для несущей плиты перекрытия по формуле

Rw0 = 37·lg m1 – 43 = 37·lg 350 – 43 = 94 – 43 = 51 дБ.

Определяем нагрузку на прокладку с учетом того, что на 1 м2 пола приходится 2 лаги.

Нагрузка на пол в жилом доме равна 200 кг/м2 или 2000 Па. Нагрузка на звукоизоляционную прокладку равна:

(2000+528)/(0,1 2)=12640 Па. Тогда для ДВП по табл. 16 СП23-103-2003: Ед = 12 105 кг/м2 и εд = 0,15;

d = 0,02 (1 – 0,15) = 0,017.

Находим частоту резонанса конструкции:

По табл. 15 СП 23-103-2003 находим: Rw0 = 53,5 дБ.

237

Пример 2. Определение индекса приведенного уровня ударного шума междуэтажного перекрытия жилого дома

Исходные данные. Перекрытие состоит из монолитной железобетонной плиты (средняя плотность 2500 кг/м3, толщина 140 мм), звукоизоляционной прокладки из жестких плит ISOVER FLO толщиной 30 мм, стяжки из ГКЛ (средняя плотность 940 кг/м3, общая толщина 31 мм).

Решение. Расчет производится по СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизолирующих ограждающих конструкций жилых и общественных зданий» к СНиП 23-03-2003 «Защита от шума».

Определяем поверхностную плотность элементов покрытия: m1 = 2500 0,14 = 350 кг/м2;

m2 = 940 0,031(ГКЛ) = 29,1 кг/м2.

В соответствии с п. 3 СП 23-103–2003 находим величину Lnw0 для несущей плиты перекрытия по табл. 18: Lnw0 = 78 дБ.

Берем из табл. 7 данные для звукоизоляционной прокладки при нагрузке на пол в жилом доме, равной 200 кг/м2 или 2000 Па:

Ед = 6,7 105 кг/м2 и εд = 0,03, тогда d = 0,03 (1 – 0,03) = 0,029 м.

Находим частоту собственных колебаний пола, лежащего на звукоизоляционном слое, по формуле

Определяем индекс приведенного уровня ударного шума. По табл. 17 п.3 находим: Lw0 = 58 дБ (по интерполяции).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка теплоэффективных конструкций ведется в трех направлениях. Во-первых, это создание многослойных систем, каждый из элементов которых обладает набором функциональных свойств. Основой является несущая стена, на которую монтируют утеплитель, защитные и отделочные материалы. Во-вторых, это конструкции, основанные на применении теплоизоляционно-конструкционных материалов в сочетании с легкими («теплыми») штукатурными составами. В-третьих, это каркасные системы с заполнением утеплителем и облицовкой внешних и внутренних поверхностей.

Во всех случаях применение ТИМ желательно, а как правило, обязательно. Общими требованиями к ТИМ являются: теплопроводность, стой-

238

кость (обеспечивающая долговечность конструкции), негорючесть, соблюдение условий паропроницаемости. В зависимости от типов конструкции к ТИМ предъявляется ряд специальных требований.

В вентилируемых фасадах теплоизоляция должна иметь не только требуемые стандартом теплофизические и прочностные характеристики, но и обладать достаточной связностью, обеспечивающей сопротивляемость потокам воздуха, проходящим через вентилируемый зазор. Следует учитывать и то, что с 2010 г. применение горючих мембран (в качестве ветрозащитных пленок) не рекомендуется.

Теплоизоляция в фасадных системах со штукатурным слоем должна обладать прочностью на отрыв слоев, достаточной для обеспечения работы конструкции в целом. В каркасных конструкциях ТИМ должны исключать возможность сползания по скату кровли или на горизонтальных стенках. Отметим, что интерес к каркасным технологиям и, в частности к ЛСТК, обусловлен тем, что они позволяют приближать одну из основных целей строительства – получать наилучшее качество при радикальном снижении затрат.

К ТИМ, применяемым в конструкциях фундаментов, при теплоизоляции периметра здания, контактирующего с грунтом, основным требованием является стойкость к агрессивным средам, низкая водопроницаемость, морозостойкость. Конструкции, контактирующие с грунтом (не только фундаменты, но и основания дорог, спортивных сооружений, складов и холодильников, изоляция трубопроводов), – это единственная область строительства, где целесообразно применение ТИМ, относящихся к группам Г3 и Г4 и, в частности, экструзионного пенополистирола.

Решение вопросов теплосбережения, оптимизации затрат и расходов энергии являются не только задачей из области техники и технологий производства и применения материалов. Важными аспектами этого направления являются сокращение потребления невозобновляемых энергоносителей, снижение отрицательной нагрузки на окружающую среду, связанной с выбросом продуктов сгорания топлива, равно как и других воздействий. Тем не менее, рассмотренные в учебном пособии технологии производства ТИМ (часть 1) и их применение в эффективных строительных конструкциях (часть 2), позволяют, в достаточном для современного пользователя объемах, определить пути решения этих проблем в области материаловедения, конструкций и технологий.

239

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., Петухова Е.Ю. Тепло-

изоляционные материалы и конструкции: учебник.- 2-е изд., испр. и доп. -

М.: ИНФРА-М, 2010.

Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): учебник для вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция».– 2-е изд., перераб. и

доп. – М.: Высш. шк., 1982.

Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М.: Высш. шк., 1989.

Гурьев В.В., Жолудов В.С., Петров-Денисов В.Г. Тепловая изоляция в промышленности: теория и расчет. - М.: Стройиздат, 2003.

Изоляция. Материалы, конструкции, технологии: справоч. пос. / Б.М. Шойхет, А.Д. Жуков, Л.В. Ставрицкая, С.Д. Сокова. Рук. проекта С.М. Кочергин. - М.: Стройинформ, 2005.

Лашманов Ю.Г., Земцов А.Н., Пономарёв В.Б. Анализ рынка минера-

ловатных утеплителей. Теплоизоляционные материалы и изделия: ката- лог-справочник. – М., 2004 г.

Николаева И.Л., Козлова Ю.В. Теплоизоляционные материалы и изделия: каталог-справочник. - М., 2004.

Оболенский Н.В. Архитектурная физика. - М.: Архитектура-С, 2005. Рахимов Р.З., Шелихов Н.С. Современные теплоизоляционные мате-

риалы. Учебн. пос. - Казань: КГАСУ, 2006.

Румянцев Б.М. Технология декоративно-акустических материалов: учебн. пос. - М.: МГСУ, 2010.

Сентяков Б.А., Тимофеев Л.В. Технология производства теплоизоляционных материалов на основе базальтового волокна: учебник для строит. специальностей вузов. М., 2003.

Спирин Ю.Л. Технология тепоизоляционных материалов: справочник. - М.: Стройиздат, 1980.

Справочник прораба. 1-е, 2-е изд. / Сост. А.Д. Жуков. Рук. проекта С.М. Кочергин. - М.: Стройинформ, 2006, 2009.

Теплоизоляция. Материалы, конструкции, технологии: справоч. пос. / Б.М. Шойхет, А.Д. Жуков, Л.В. Ставрицкая, С.Д. Сокова. Рук. проекта С.М. Кочергин. - М.: Стройинформ, 2008.

240