Внешние ограждающие конструкции зданий
Ограждающие конструкции здания отделяют друг от друга внешние и внутренние пространства с разными температурами и уровнем влажности. Ограждающие конструкции подразделяются на внешние и внутренние перегородки, но с теплотехнической точки зрения ориентироваться всегда следует на конструкции, ограждающие дом от внешнего пространства. Поэтому в книге речь пойдет о теплоизоляции между обогреваемыми и необогреваемыми пространствами, которые соприкасаются со свободной воздушной средой (рис. 1).
Рис. 1. Сегодня уже никто не оспаривает утверждение, что для ощущения комфортности в жилых домах и зданиях, предназначенных для длительного пребывания людей, необходимо устанавливать теплоизоляцию, наряду с этим необходимо строго соблюдать энергетические нормативы, которые диктуются законами строительной физики. На схеме представлен образец многогранного использования теплоизоляции из полистирольных плит – от фундамента до крыши
Основные понятия
Ниже кратко рассмотрим понятия, без которых невозможно обойтись в практической работе.
Аттик - сплошная или ажурная стена в виде парапета, расположенная над основным карнизом, она венчает сооружение и обычно выполняет декоративные или конструктивные функции (прикрывает крышу или зрительно увеличивает фасад).
Балясины – невысокие, сильно расширяющиеся книзу фигурные столбики, изготовленные из натурального или искусственного камня, дерева, бетона, гипса (или из растворов), объемные либо полуобъемные декоративные элементы. Устанавливаются между верхним и нижним элементами в ряд, на равном расстоянии друг от друга (как повторяющийся архитектурный элемент), они используются для декора фасадов, перил и т. д.
Общие вопросы
При строительстве здания следует постоянно помнить о гармоничном сочетании великой «тройки»: функциональность, форма и конструкция. Все три элемента – хотим мы этого или нет – связаны с одним из таких вопросов, как экономия, энергосбережение и экономный «рабочий режим».
Правильно сформулированные архитектурные требования в первую очередь связаны с функциональностью, во вторую очередь – с характером здания и его формой.
Главная тема нашей книги – энергосбережение, строительство с учетом факторов энергии, в ней мы прежде всего подвергаем анализу дом и его окружение. С архитектурной точки зрения энергосбережение тесно связано с функциональностью и формой, а конструкция – с теплоизоляцией. Поэтому в первую очередь мы рассмотрим способы теплоизоляции, начав с традиционных конструкций стен (рис. 1-3).
Проблемы теплозащиты
Большое количество застекленных поверхностей, конечно, улучшает эстетический вид здания, но ухудшает его теплотехнические качества.
С точки зрения теплозащиты и энергосбережения в домостроении – наряду с соответствующим регулированием и безупречным проектом – невозможно обойтись без хорошо и тщательно проведенных строительных работ, в том числе без теплоизоляции. Недостаточная или неправильно установленная теплоизоляция – наиболее частая причина ущерба, который наносится дому. Она включает в себя и неправильные подбор и применение теплоизолирующих материалов, и ошибки в послойной системе.
Наиболее очевидные дефекты здания: плесень различные грибковые поражения, образование конденсата на внутренних поверхностях конструкций, морозобоины и напряженность, которую вызывает колебание температур. К числу невидимых или косвенных дефектов относятся прежде всего те «заболевания» которые вызывают нездоровый микроклимат внутренних помещений. Это влияет на самочувствие человека, например приводит к быстрой утомляемости и даже к снижению работоспособности, но люди часто не обращают на это внимания. К косвенному вреду можно также отнести утрату ценного имущества, причиной которой становится неэкономное расходование энергии.
Формирование теплозащиты здания
Круг вопросов, связанных с теплозащитой зданий, решать на теоретическом уровне гораздо проще, чем на практике. Дом, спроектированный архитектором, должен соответствовать действующим теплотехническим стандартам, это должно отражаться в проекте и в теплотехнических расчетах.
В пакет проектной документации входят проекты формы, конструкций здания и – не в последнюю очередь – подробный теплотехнический проект, однако для 30-50% зданий их не составляют. Почему это происходит? Ответ прост: согласно постановлениям о выдаче разрешения на строительство необходимо представить техническую документацию в масштабе 1 : 100, а в тех случаях, когда длина пролета зданий превышает определенные размеры, необходимо также представлять и проект строительных работ.
Однако это не накладывает однозначных обязательств, поскольку разрешение на строительство можно получить, представив уже упомянутую документацию, «дополненную» проектными листами в масштабе 1 : 100, при этом разрешение обретает законную силу. Правда, в отдельных случаях разрешающие органы в своих решениях о выдаче разрешений на строительство предписывают представление проекта строительных работ, но не проверяют, действительно ли он составлен.
Энергетические расчеты
Удельный тепловой поток, приходящийся на единицу обогреваемого объема здания и единицу разницы внутренней и внешней температур, не должен превышать показатели, приведенные в таблице 1, и величину, которую мы в зависимости от предназначения здания можем найти в пропорции охлаждающаяся поверхность/обогреваемый объем.
Таблица 1
Разница температур удельного теплового потока в единице обогреваемого объема здания
Удельный тепловой поток, приходящийся на единицу объема Qm (вт/м3 К)
В том случае, если здание выполняет смешанные функции, проводить расчеты для отдельных частей здания можно в соответствии с их назначением.
В охлаждающуюся поверхность здания следует включать определяемые по размерам внутренней стороны поверхности всех конструкций, внешняя сторона которых соприкасается с внешней воздушной средой или с неотапливаемым пространством.
Для определения удельного потока тепла сумму трансмиссионного теплового потока, который относится к разнице внешней и внутренней температур, и солнечного теплового потока, о котором речь шла в данном разделе, необходимо разделить на обогреваемый объем здания.
Уровень влажности на поверхностях
В помещениях стандартного назначения не только температура воздуха, влажность и воздухообмен должны соответствовать нормам их эксплуатации, нужно еще учитывать, что относительная влажность воздуха, зависящая от внутренней поверхностной температуры, в наиболее неблагоприятном участке ограждающей конструкции должна быть ниже показателя капиллярной конденсации, который допускается на начальной фазе.
- В помещениях стандартного назначения внешние проемы (в том числе и конструкции рам и коробок), а в помещениях, не имеющих вентиляционных систем и подвергающихся большим нагрузкам по влажности, – еще и ограждающие конструкции и конструкции проемов следует делать из водостойких материалов и обрабатывать их поверхность водоотталкивающими материалами.
Материал или обработка поверхности считается водостойкой в том случае, если капиллярная конденсация или поверхностная конденсация на поверхности не вызывает изменений, препятствующих использованию данного материала по назначению.
- Для определения образования влажности, которая соответствует назначению помещений в жилых и общественных зданиях, следует использовать данные, которые содержатся в приложении к Стандарту. А при эксплуатации помещений промышленного и сельскохозяйственного назначения образование влажности определяется по технологическим данным.
- Информация по воздухообмену, соответствующему назначению помещения, содержится в Стандарте. Если по различным соображениям (возмещение сгоревшего воздуха, количество человек, находящихся в помещении и т. д.) нет необходимости в большем количестве воздуха, нормативный показатель воздухообмена устанавливается по балансу влажности данного помещения.
Уровень влажности в конструкциях
Ограждающие конструкции зданий следует строить так, чтобы содержание влаги в материалах, из которых состоит конструкция, в рабочем режиме не превышало допустимого показателя влажности. Показатель допустимых уровней влажности содержится в таблице 1 и в приложении к Стандарту.
Таблица 1
Допустимое относительное содержание испарений и влаги в сечении конструкции
| Допустимая | Масса | |
| Наименование | влажность | содержащейся |
| (%) | влаги (%) | |
| Фенолформальдегидная пена 39 кг/м3 | 100 | 13 |
| Полиуретановая эластичная пена 35 кг/м3 | 100 | 2 |
| Полистирольная пена 16-49 кг/м3 | 100 | 2 |
| Плита из минеральной ваты 100-150 кг/м3 | 75 | 1,7 |
| Перлитбетон 400 кг/м3 | 100 | 15 |
| Перлитбетон 500 кг/м3 | 100 | 14 |
| Перлитбетон 600 кг/м3 | 100 | 10 |
- После сдачи здания в эксплуатацию в период высыхания содержание влаги в материалах, которые к ней нечувствительны, может превышать допустимый показатель, если при этом обеспечиваются условия для снижения первоначальной влажности до необходимого уровня. Обычный первоначальный показатель влажности содержится в приложении к Стандарту.
- Проверку допустимого уровня влажности в ограждающих конструкциях следует проводить по возможности с помощью измерений или на математико-физической модели. При невозможности провести такой анализ в тех случаях, когда в качестве характеристики можно взять одномерный поток водяного пара, следует применять метод контроля, который описывается ниже.
Температурные условия
Теплопоглощение пола
-Для пола в помещениях, предназначенных для постоянного пребывания людей, необходимо провести специальные расчеты, а затем еще раз их проверить.
- Основой для оценки тепловосприятия, связанного с полом (за исключением случаев, когда речь идет о поле с подогревом), является коэффициент теплопоглощения «b».
Теплопередача
Основой для проведения расчетов является коэффициент теплопроводности материала, который подвергается воздействиям, возникающим в процессе производства, строительства и эксплуатации здания в соответствии с его назначением. В процессе проведения расчетов следует по возможности использовать данные, которые были получены в ходе измерений, отражающих перечисленные воздействия. При отсутствии таких данных можно воспользоваться данными и корректирующими коэффициентами, которые приводятся в приложении к Стандарту.