Оставить комментарий и посмотреть, что другие сказали... уже высказалось ( 1 )
Дата публикации: 12 Января 2007 года
Предлагаемая вашему вниманию статья посвящена конструкции наружных
стен современных зданий по показателям их теплозащиты и внешнему виду. Рассматривая
современные здания, т.е. здания, которые существуют в настоящее время,
следует их разделять на здания, спроектированные до и после 1994 г.
Отправной вехой в изменении принципов конструктивного решения наружных
стен в отечественных зданиях является приказ Госстроя Украины № 247 от
27.12.1993 г., которым устанавливались новые нормативы по теплоизоляции
ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. В дальнейшем
приказом Госстроя Украины № 117 от 27.06.1996 г. были введены поправки
в СНиП II -3-79 «Строительная теплотехника», которые установили
принципы проектирования теплоизоляции новых и реконструируемых жилых и
общественных зданий. После шести лет действия новых
норм уже не возникают вопросы об их целесообразности. Годы практики
показали, что был сделан правильный выбор, который, в то же время,
требует тщательного многостороннего анализа и дальнейшего своего
развития. У зданий, спроектированных до 1994 г. (к
сожалению, строительство зданий по старым теплоизоляционным нормативам
встречается и до сих пор), наружные стены выполняют и несущие, и
ограждающие функции. Причем несущие характеристики обеспечивались при
достаточно незначительных толщинах конструкций, а выполнение
ограждающих функций требовало существенных материальных затрат. Поэтому
удешевление строительства шло по пути априори низкой
энергоэффективности в силу известных причин для богатой
энергоносителями страны. Эта закономерность относится в равной степени
как к зданиям с кирпичными стенами, так и к зданиям из крупноразмерных
бетонных панелей. В тепловом отношении различия между этими зданиями
заключались только в степени термической неоднородности наружных стен.
Стены из кирпичной кладки можно рассматривать как достаточно однородные
в термическом отношении, что является преимуществом, так как
равномерное температурное поле внутренней поверхности наружной стены -
это один из показателей теплового комфорта. Однако для обеспечения
теплового комфорта необходимо, чтобы абсолютное значение температуры
поверхности было достаточно высоким. А для наружных стен зданий,
созданных по нормативам до 1994 г., максимальной температурой
внутренней поверхности наружной стены при расчетных температурах
внутреннего и наружного воздуха могло быть только 12°С, что для условий
теплового комфорта недостаточно. ![](/image.php?tid=17&from=Production) Внешний
вид стен из кирпичной кладки также оставлял желать лучшего. Это
обусловлено тем, что отечественные технологии изготовления кирпича (и
глиняного, и керамического) были далеки от совершенства, в результате и
кирпич в кладке имел разные опенки. Несколько лучше выглядели здания из
силикатного кирпича. В последние годы в нашей стране появился кирпич,
изготовленный по всем требованиям современных мировых технологий. Это
относится к Кор-чеватскому заводу, где выпускают кирпич с прекрасным
внешним видом и относительно хорошими теплоизоляционными
характеристиками. Из таких изделий можно строить здания, внешний вид
которых не будет уступать зарубежным аналогам. Многоэтажные здания в
нашей стране в основном строились из бетонных панелей. Для этого типа
стен характерна существенная термическая неоднородность. В однослойных
керамзито-бетонных панелях термическая неоднородность обусловлена
наличием стыковых соединений (фото 1). Причем на ее степень, кроме
конструктивного несовершенства, еще существенно влияет так называемый
человеческий фактор - качество уплотнения и утепления стыковых
соединений. А так как это качество в условиях советской стройки было
низким, то и стыки протекали и промерзали, преподнося жителям все
«прелести» сырых стен. Кроме того, повсеместное несоблюдение технологии
изготовления керамзито-бетона приводило к повышенной плотности панелей
и низкой их теплоизоляции. ![](/image.php?tid=18&from=Production) Не
намного лучше обстояли дела и в зданиях с трехслойными панелями. Так
как ребра жесткости панелей обуславливали термическую неоднородность
конструкции, проблема стыковых соединений оставалась актуальной.
Внешний вид бетонных стен был крайне непритязателен (фото 2) - цветных
бетонов у нас не было, а краски были не надежны. Понимая эти проблемы,
архитекторы пытались придать разнообразие зданиям за счет нанесения
плитки на наружную поверхность стен. С точки зрения законов
тепломассообмена и циклических температурно-влажностных воздействий
такое конструктивно-архитектурное решение является абсолютным
нонсенсом, что и подтверждается внешним видом наших домов. При
проектировании после 1994 г. определяющей стала энергоэффективность
сооружения и его элементов. Поэтому пересмотрены сложившиеся принципы
проектирования зданий и их ограждающих конструкций. В основу
обеспечения энергоэффективности положено строгое соблюдение
функционального назначения каждого элемента конструкции. Это относится
как к зданию в целом, так и к ограждающим конструкциям. В практику
отечественного строительства уверенно вошли так называемые
каркасно-монолитные здания, где прочностные функции выполняет
монолитный каркас, а наружные стены несут только ограждающие (тепло- и
звукоизоляционные) функции. В то же время сохранились и успешно
развиваются конструктивные принципы зданий с несущими наружными
стенами. Последние решения интересны еще и тем, что они полностью
применимы для реконструкции тех зданий, которые были рассмотрены в
начале статьи и которые повсеместно требуют реконструкции. Конструктивным
принципом наружных стен, которые в одинаковой мере могут применяться
для строительства новых зданий и для реконструкции существующих,
является сплошное утепление и утепление с воздушной прослойкой.
Эффективность данных конструктивных решений определяется оптимальным
подбором теплофизических характеристик многослойной конструкции -
несущей или самонесущей стены, утеплителя, фактурных слоев, наружного
отделочного слоя. Материал основной стены может быть любым и
определяющие требования к нему -прочностные и несущие. ![](/image.php?tid=19&from=Production) Теплоизоляционные
характеристики в этом решении стены полностью описываются
теплопроводностью утеплителя, в качестве которого используются
пенополистирол ПСБ-С, минераловатные плиты, пенобетон, керамические
материалы. Пенополистирол - теплоизоляционный материал с низкой
теплопроводностью, долговечный и технологичный при утеплении. Его
производство налажено на отечественных заводах (комбинаты «Стироль» в
Ирпене, заводы в Горловке, Житомире, Буче). Основной недостаток -
материал горюч и по отечественным пожарным нормам имеет ограниченное
применение (для малоэтажных зданий, или же при наличии значительной
защиты из негорючей облицовки). При утеплении наружных стен
многоэтажных зданий к ПСБ-С предъявляются еще и определенные требования
по прочности: плотность материала должна быть не менее 40 кг/м3. Минераловатные
плиты - теплоизоляционный материал с низкой теплопроводностью,
долговечный, технологичный при утеплении, отвечает требованиям
отечественных пожарных норм для наружных стен зданий. На рынке Украины,
как и на рынках многих других стран Европы, применяются минераловатные
плиты концернов ROCKWOOL, PAROC, ISOVER и др. Характерной особенностью
этих фирм является широкая палитра производимых изделий - от мягких
плит до жестких. При этом каждое наименование имеет строго адресное
назначение - для утепления кровли, внутри стен, фасадное утепление и
пр. Например, для фасадного утепления стен по рассматриваемым
конструктивным принципам фирма ROCKWOOL выпускает плиты «FASROCK», а
фирма PAROC -плиты L-4. Характерной особенностью этих материалов
является их высокая формоустойчивость, что особенно важно при утеплении
с вентилируемой воздушной прослойкой, низкая теплопроводность и
гарантированное качество изделий. По теплопроводности эти
минера-ловатные плиты за счет своей структуры не хуже пенополистирола
(0,039-0,042 ВтДмК). Адресное изготовление плит обуславливает
эксплуатационную надежность утепления наружных стен. Совершенно не
приемлемо применение для рассматриваемых конструктивных вариантов матов
или мягких минераловатных плит. К сожалению, в отечественной практике
встречаются решения утепления стен с вентилируемой воздушной
прослойкой, когда в качестве утеплителя используют минераловатные маты.
Тепловая надежность подобных изделий вызывает серьезные опасения, и
факт достаточно широкого их применения может объясняться только
отсутствием в Украине системы ввода в эксплуатацию новых конструктивных
решений. Важным элементом в конструкции стен с фасадным утеплением
является наружный защитно-декоративный слой. Он не только определяет
архитектурное восприятие здания, но и обуславливает влажностное
состояние утеплителя, являясь одновременно защитой от атмосферных
воздействий и для сплошного утепления элементом удаления парообразной
влаги, попадающей в утеплитель под воздействием сил тепло- массообмена.
Поэтому особое значение приобретает оптимальный подбор: утеплитель -
защитно-отделочный слой. Выбор защитно-отделочных
слоев определяется прежде всего экономическими возможностями. Фасадное
утепление с вентилируемой воздушной прослойкой в 2-3 раза дороже, чем
сплошное утепление, что определяется уже не энергоэффективностью, так
как слой утеплителя в обоих вариантах один и тот же, а стоимостью
защитно-отделочного слоя. При этом в общей стоимости системы утепления
цена непосредственно утеплителя может составлять (особенно для
вышеуказанных некорректных вариантов применения дешевых неплитных
материалов) всего 5-10%. Рассматривая фасадное утепление, нельзя не
остановиться на утеплении помещений изнутри. Таково уж свойство нашего
народа, что во всех практических начинаниях, не взирая на объективные
законы, он ищет неординарных путей, будь-то социальные революции или
строительство-реконструкция зданий. Внутреннее утепление привлекает
всех своей дешевизной - затраты только на утеплитель, а его выбор
достаточно широкий, так как нет необходимости в строгом соответствии
критериям надежности, следовательно, стоимость утеплителя уже будет не
высока при тех же теплоизоляционных показателях, отделка минимальна -
любой листовой материал и обои, трудозатраты минимальны. Снижается
полезный объем помещений - это мелочи по сравнению с постоянным
тепловым дискомфортом. Эти доводы были бы хороши, если бы подобное
решение не противоречило закономерностям формирования нормального
тепловлажностного режима конструкций. А нормальным этот режим можно
назвать только при условии ненакопления в нем влаги в холодный период
года (длительность которого для Киева составляет 181 сутки -ровно
половина года). При невыполнении этого условия, то есть при конденсации
парообразной влаги, которая попадает в наружную конструкцию под
действием сил тепло- массообмена, в толще конструкции происходит
намокание материалов конструкции и, прежде всего, теплоизоляционного
слоя, теплопроводность которого при этом увеличивается, что вызывает
еще большую интенсивность дальнейшей конденсации парообразной влаги.
Результат - потеря теплоизоляционных свойств, образование плесени,
грибков и прочие неприятности. На графиках 1, 2
представлены характеристики тепловлажностного режима стен при их
внутреннем утеплении. В качестве основной стены рассмотрена
керамзитобетонная стена, в качестве теплоизолирующих слоев - наиболее
часто применяемые пенобетон и ПСБ-С. Для обоих вариантов наблюдается
пересечение линий парциального давления водяного пара е и насыщенного
водяного пара Е, что сигнализирует о возможности конденсации паров уже
в зоне пересечения, которая находится на границе утеплитель - стена. К
чему приводит такое решение на уже эксплуатируемых зданиях, где стены
находились в неудовлетворительном тепловлажностном режиме (фото 3) и
где попытались подобным решением этот режим улучшить, видно на фото 4.
Совершенно иная картина наблюдается при перемене мест слагаемых, то
есть размещении слоя утеплителя на фасадной стороне стены (график 3). ![](/image.php?tid=20&from=Production) График №1 ![](/image.php?tid=21&from=Production) График №2 ![](/image.php?tid=22&from=Production) График №3 Необходимо
отметить, что ПСБ-С является материалом с закрытопористой структурой и
с низким коэффициентом паропроницаемости. Однако и для такого вида
материалов, как и при использовании минераловатных плит (график 4),
создаваемый при утеплении механизм термовла-гопереноса обеспечивает
нормальное влажностное состояние утепляемой стены. Таким образом, если
и приходится выбирать внутреннее утепление, а это может быть для зданий
с архитектурной ценностью фасада, необходимо тщательно оптимизировать
состав теплоизоляции, чтобы избежать или хотя бы минимизировать
последствия режима. ![](/image.php?tid=23&from=Production) График №4 Стены зданий колодцевой кирпичной кладки Теплоизолирующие
свойства стен определяются слоем утеплителя, требования к которому в
основном обуславливаются его теплоизоляционными характеристиками.
Прочностные свойства утеплителя, его устойчивость к атмосферным
воздействиям для такого типа конструкций не играют определяющую роль.
Поэтому в качестве утеплителя могут использоваться плиты ПСБ-С
плотностью 15-30 кг/м3, минераловатные мягкие плиты и маты. При
проектировании стен такой конструкции необходимо обязательно
рассчитывать приведенное сопротивление теплопередаче, учитывающее
влияние сплошных кирпичных перемычек на интегральный тепловой поток
через стены. Стены зданий каркасно-монолитной схемы. Характерной
особенностью этих стен является возможность обеспечения относительно
равномерного температурного поля на достаточно большой площади
внутренней поверхности наружных стен. В то же время несущие колонны
каркаса являются массивными теплопроводными включениями, что
обуславливает необходимость обязательной проверки соответствия
температурных полей нормативным требованиям. Наиболее распространено в
качестве наружного слоя стен данной схемы использование кирпичной
кладки в четверть кирпича, 0,5 кирпича или в один кирпич. При этом
используется качественный импортный или отечественный кирпич, что
придает зданиям привлекательный архитектурный облик (фото 5). С
точки зрения формирования нормального влаж-ностного режима наиболее
оптимальным является применение наружного слоя в четверть кирпича,
однако это требует высокого качества как самого кирпича, так и работы
по устройству кладки. К сожалению, в отечественной практике для
многоэтажных зданий не всегда может обеспечиваться надежная кладка даже
в 0,5 кирпича, и потому в основном используется наружный слой в один
кирпич. Такое решение уже требует тщательного анализа тепловлажностного
режима конструкций, только после которого можно принимать вывод о
жизнеспособности конкретной стены. В качестве утеплителя в Украине
широко используется пенобетон. Наличие вентилируемой воздушной
прослойки позволяет удалять влагу из слоя утеплителя, что гарантирует
нормальный тепловлажностный режим конструкции стены. К недостаткам
этого решения следует отнести то, что в теплоизоляционном отношении
совершенно не работает внешний слой в один кирпич, наружный холодный
воздух напрямую обмывает утеплитель из пенобетона, что обуславливает
необходимость предъявления высоких требований к его морозостойкости.
Учитывая то, что для теплоизоляции следует использовать пенобетон
плотностью 400 кг/м3, а в практике отечественного производства часто
наблюдается нарушение технологии, и пенобетон, используемый в таких
конструктивных решениях, имеет фактическую плотность выше указанной (до
600 кг/м3), данное конструктивное решение требует тщательного контроля
при монтаже стен и при приемке здания. В настоящее время разработаны и
находятся в стадии предзавод-ской готовности
(строится производственная линия) перспективные тепло-
звукоизоляционные и, одновременно, отделочные материалы, которые могут
применяться в конструкциях стен зданий каркасно-монолитной схемы.К
таким материалам относятся плиты и блоки на основе керамического
минерального материала «Сиолит». Очень интересным решением конструкций
наружных стен является светопрозрачная изоляция. При этом формируется
такой тепловлажностный режим, при котором отсутствует конденсация паров
в толще утеплителя, а светопрозрачная изоляция является не только
тепловой изоляцией, но и источником теплоты в холодный период года. ![](/image.php?tid=24&from=Production)
|