Автор: Косо Й.
Теги: части зданий и сооружений строительство энергетика
ISBN: 978-5-98150-239-2
Год: 2008
Текст
Йожеф КОСО
ВАШ НОВЫЙ ДОМ Энергосберегающие технологии
Иожеф КОСО
ВАШ НОВЫЙ ДОМ Энергосберегающие технологии
Содержание
Предисловие 6
1. Вопросы энергосбережения 7
1.1. Экономия энергии - это защита окружающей среды 7
1.2. Энергосберегающая техника в доме 8
Угроза жизни 8
Парниковый эффект 8
Цель - энергосбережение 9
Экоэнергетические системы 10
1.3. Энергосбережение в системе отопления и в эксплуатации дома 10
1.4. Энергосберегающие строения 19
1.5. Теплотехнические расчеты 20
Обогрев и охлаждение помещений 20
Снабжение бытовой горячей водой 20
Вентиляция 20
Теплозащита 20
Значение теплоизоляции 22
1.6. Обзор теплотехнических стандартов 23
Общие предписания и требования 23
Теплопередача 23
Температурные условия 27
Уровень влажности в конструкциях 29
Уровень влажности на поверхностях 29
Энергетические расчеты 30
1.7. Формирование теплозащиты здания 32
2. Общие вопросы 45
2.1. Основные понятия 45
2.2. Внешние ограждающие конструкции зданий 46
Теплоизоляция стен 47
Теплоизоляция крыш 55
2.3. Предписания и технические требования, связанные со строительством и реконструкцией зданий 58
Профессиональные требования 58
Разрешение строительного ведомства 59
Составление проекта 60
Производство работ 60
3. Действие факторов строительной физики и строительной химии 61
3.1. Воздействие на здание физических факторов 61
3.2. Воздействие на здание химических факторов 63
3.3. Требования, предъявляемые к зданию 63
3.4. Строительная физика зданий 64
Тепловое движение и движение влаги 64
Внешние стены 67
Стены с двойной оболочкой 68
Послойная структура конструкции крыши 69
Связь между теплоизоляцией и покрытием крыши 71
3.5. Теплоизолированные ограждающие конструкции здания 82
Тепловые мосты 83
Тепловая защита 83
Защита от влаги и пара 87
Защита от осадков и морозов 87
3.6. Влажность как источник дефектов 88
Влажность как фактор порождающий дефекты 89
Влияние влажности на ухудшение качества и теплоизолирующей способности 89
Теплоизолирующая способность - это качество комфорта 89
Внешние стены и вода атмосферных осадков 90
Впитывающаяся влага 90
Верхняя защита здания от влаги и атмосферных осадков 90
Паре- и теплоизолирующие свойства 90
Взаимосвязь между влажностью и долговечностью 91
3.7. Воздействие излучения на поверхности здания 91
4. Солнце и архитектура 92
4.1. Солнце и солнечное излучение 92
Интенсивность солнечного излучения 92
4.2. Солнце и здание 93
Климатические условия 94
Ориентирование и масса здания 95
Вид здания в плане 96
4.3. Инсоляция 96
Инсоляция помещении 97
4.4. Снабжение солнечной энергией 99
Пассивная система отопления 100
Действие прямой системы 101
Солнечная архитектура 104
Комбинированные системы 107
Использование солнечной энергии в архитектуре 110
Активное использование солнечной энергии 110
Использование солнечной энергии в фотоэлементах 112
4.5. Получение тепла 112
Получение тепла из вентиляционной системы 112
Тепловые насосы 121
Факторы, определяющие теплопотери 123
5. Теплоизоляция - от фундамента до крыши 124
Оптимальная теплоизоляция 125
Теплопередача ограждающих поверхностей здания 126
Подбор теплоизолирующих материалов 126
Теплоизолирующие материалы 127
Полистирольные пенопласты 132
5.1. Фундаменты и примыкающие к ним конструкции 135
Цоколи зданий и их теплоизоляция 135
Пол, уложенный на грунт, и его теплоизоляция 137
Стены подвалов и их теплоизоляция 139
Перекрытия подвалов и их теплоизоляция 140
5.2. Восходящие стены и их теплоизоляция 141
Системы кирпичных стен 141
Внешние теплоизолирующие системы фасадов 152
Системы двухоболочных внешних стен 166
Теплоизоляция внутренней стороны 179
Биофасады 181
Теплоизоляция внутренних перегораживающих конструкций 181
5.3. Крыши и кровля 181
Скатные крыша и кровля 182
Плоские крыши и их теплоизоляция 194
Зеленые крыши 198
Верхние перекрытия и их теплоизоляция 201
Перекрытия-аркады и их теплоизоляция 202
Подвесные потолки 204
Настилы и их теплоизоляция 204
6. Проемы и застекленные поверхности на фасадных стенах 207
Окна и двери 207
Энергетический баланс 207
Трансмиссионные потери на окнах 207
Окна, заполненные инертным газом 209
Элементы рам и коробки 210
Монтаж 210
Затенители и их энергетическое воздействие 215
7. Возможности энергосбережения 219
Затеняющие устройства для окон и энергосбережение 219
Заполнение, герметизация щелей 222
Заполнение швов (щелей) 223
Печные трубы и энергосбережение 223
Система вентиляции и энергосбережение 225
Способы энергосбережения в системе отопления здания 226
Энергетические условия снижения отопления 226
Локальное регулирование температуры 227
Энергетические вопросы, связанные с эксплуатацией жилья 227
Ошибки, связанные с эксплуатацией 227
Влажность и температура воздуха проникающего в здание 227
Влажность и температура воздуха в здании 228
Степень вентиляции 228
Температура поверхностей помещений 229
Пористость и температура стены 229
В книгах, посвященных строительству и обустройству жилых домов и хозяйственных помещений, мы поочередно рассматриваем ту или иную тему, связанную со строениями, призванными играть роль человеческого жилища. В других книгах мы писали и о проектировании различных зданий, и о технологии строительства, и о внешнем виде и внутренней отделке дома, и об устройстве сада и расположенных рядом со зданием площадок различного назначения.
Эта книга является прекрасным дополнением ко всему тому, что было написано ранее, поскольку она посвящена проблемам экономии и главным образом вопросам энергосбережения - начиная со стадии составления проекта, потом в процессе строительства и так вплоть до эксплуатации здания. Анализ этих трех тем подводит нас к проблемам сознательной экономии энергии, а в некоторых случаях - к вопросам энергосберегающей архитектуры.
Наши предыдущие книги были посвящены проектированию, структуре здания, приведению в порядок его внешней и внутренней части вплоть до обустройства садового участка; при этом мы касались и вопросов энергосбережения, однако лишь отчасти. Кое-где мы подробно рассматривали проблемы строительной физики и теплоизоля
ции, но и в этих случаях мы затрагивали лишь небольшой круг проблем, связанных с энергетическим балансом дома как жизненного пространства; эти книги посвящали читателя в тонкости создания качественного, комфортного, энергосберегающего дома и -не в последнюю очередь - экономичного строительства.
А в данном издании, развивающем тему, лишь намеченную в предыдущих книгах, мы поведем речь обо всех средствах экономии энергии, начиная от фундамента и кончая «высшей точкой» дома - печной трубой, все это с точки зрения строительной физики и строительной химии.
И теоретические вопросы из области строительной физики, и реальные проблемы, связанные с осуществлением строительного проекта, мы рассматриваем с практической точки зрения, через призму многочисленных правильных (или привычных, но неправильных) решений. Приведенные в книге примеры содержат важную информацию как для специалистов, так и для всех, кто интересуется данными проблемами, но не хочет тратить время на утомительное изучение теории.
Мы воспользуемся методом, уже зарекомендовавшим себя в предыдущих книгах: многократно, в разных разделах затра
гиваем связанные с той или иной темой стандарты и решения, которые имеют отношение к предмету нашей книги (в основном разделе мы будем рассматривать их подробно, а в остальных-лишь вскользь). Мы считаем, что это необходимо для того, чтобы при решении какой-либо конкретной проблемы не надо было штудировать всю книгу, таким образом, отдельные темы будут, фигурально выражаясь, жить собственной жизнью.
Пользуюсь случаем, чтобы выразить благодарность за бескорыстную помощь и участие в работе моим коллегам: Ференцу Паппу (AUSTROTHERM), Анико Бихаринэ Чейтеи и Ференцу Кальмару (NIKECELL), Дердю Пастору (Dyckerhoff), Эрике Пал (Baumit), Ласло Добои (Balaton Тёд1а), Жигмонду Балогу (Shiedel), Тибору Хольцбауэру (Topla), Миклошу Ийю (Leier), Золтану Гнету и Ласло Пожони (Terranova), Ласло Иффи, Андрашу Велеши и Йожефнэ Пейва (YONG), Ильдико Энеди (VELUX), Диане Сабо и моему, можно сказать, «крестнику» Балажу Тоту (WIENERBERGER), а также Этель Т. Перди, Андрашнэ Тот, Тамашу Косо и Эстер К. Чани.
Сегед, 1999 г.
Йожеф Косо
1. Вопросы энергосбережения
Для одних рассмотрение вопроса энергосбережения - вынужденная мера приспособления к внешним условиям, для других -сознательная линия поведения. Однако идет ли речь о строительстве, о ремонте, о работах на приусадебном участке или об эксплуатации квартиры - фактор энергосбережения все чаще выступает на первый план.
Задуматься об экономии энергии необходимо еще и потому, что, как бы ни формулировался данный вопрос, в конечном итоге мы ощущаем его влияние «на собственном кармане». Нефтяной кризис семидесятых годов, принятие вынужденных мер по экономии энергии в восьмидесятые годы на рубеже XX-XXI веков привели к тому, что мероприятия по энергосбережению приобрели не просто сознательный, но скорее даже инстинктивный характер. Выбирая продуманные, целенаправленные решения, мы воплощаем их на практике, учитывая самые современные теории, соответствующие нынешнему уровню науки. Нельзя забывать и о том, что экономия энергии тесно связана с охраной окружающей среды.
1.1. Экономия энергии -это защита окружающей среды
Громкие фразы об экономии энергии, об охране окружающей среды кажутся порой надоевшими банальностями. Тем не менее к подобным проблемам нужно относиться исключительно серьезно, а когда мы сталкиваемся с ними на практике, разрешать их следует правильно и осмысленно.
При сжигании естественных энергоносителей (ископаемых видов топлива) выделяется большое количество углекислого газа (СО2), который усиливает пар
никовый эффект, как бы мы ни пытались защищаться от него. Ученые установили, что большие выбросы газов влияют на окружающую среду, вызывая в конечном итоге глобальное повышение температуры на несколько градусов Цельсия. Результатом этого, помимо всего прочего, является увеличение сухой субтропической зоны, усиление гибели лесов, отступление ледников и не в последнюю очередь - значительное повышение уровня Мирового океана.
В 1988 году на состоявшемся в Торонто Всемирном конгрессе, созванном с целью защиты атмосферы Земли, ученые приняли решение, направленное на усиленную охрану природы, т. е. окружающей среды. Комитеты конгресса выдвинули требование радикального изменения как поставок энергии, так и ее потребления. Они сформулировали следующие цели: к 2005 году выбросы СО2 необходимо снизить на 25%, а к 2050 году - на 80%. Однако для этого недостаточно перейти на энергоносители с низким содержанием углекислого газа (например, на природный газ). В нынешней ситуации пропорцию энергоносителей, не содержащих СО2, также нельзя назвать приемлемой, для исправления ситуации необходимо сделать еще и многое другое. Радует уже то, что необходимость снижать потребление энергии уже ни у кого не вызывает сомнений.
Мы сумеем восстановить равновесие между потреблением энергии и защитой окружающей среды лишь в том случае, если будем вырубать меньше деревьев на дрова. Если удастся замедлить сокращение площади лесов, это поможет сохранить необходимый уровень содержания озона в атмосфере, при этом также значительно снизится загрязнение воздуха. В результате загрязнения воздуха в Западной Европе в 1980-1990-е годы погибло огромное
количество деревьев, а если принять соответствующие меры, гибель лесов в начале нового тысячелетия можно будет снизить наполовину.
Энергосбережение, несомненно, является самым надежным и самым эффективным методом «производства энергии». Даже простое распространение бытовых приборов с малым потреблением энергии могло бы сделать ненужными огромные электростанции. Представляете, каких результатов можно было бы достичь с помощью энергосберегающих зданий! Экономии, осуществляемой подобными методами, можно было бы придать мировые масштабы, ведь она не подпитывает инфляцию, не перегревает среду нашего обитания - стремительно погибающую природу. Пережитый в шестидесятые годы рост цен на энергоносители усилил экономический спад, что привело к значительному снижению уровня жизни. Нефтяной кризис и снижение уровня жизни вынудили людей искать рычаги, позволяющие снизить потребление энергии. Добиться экономии энергии и снижения затрат на содержание нашего жизненного пространства можно очень быстро. В решении проблем, связанных с изменением климата, очень важную роль играет экономное использование энергии, сюда относятся и крупные капиталовложения, и целенаправленное формирование окружающей среды. Снижая все еще высокие сегодня потребности в энергии, внедряя возобновляемые энергоносители и распространяя рациональные методы энергоснабжения населения, можно добиться поставленной цели. Это подготовит почву для новых достижений: будущее поколение выиграет время для поисков и разработки альтернативных природосберегающих решений. Задача энергетической политики на ближайшие десятилетия состоит в том, чтобы создать условия для снабжения людей энергией при бережном отношении к окружающей среде.
1.2. Энергосберегающая техника в доме
После того как в последней четверти XX века разразился нефтяной кризис, охвативший весь мир, во многих странах были введены строгие стандарты бытовой техники, созданные под знаком энергосбережения, как вызов бытовавшей в то время политике отношения к окружающей среде. В этих документах всесторонне определялись условия, которым должны были соответствовать новые строения с точки зрения охраны окружающей среды. Практическому осуществлению целей, обозначенных в этих документах, призвано было способствовать обновленное законодательство об энергосбережении, вступившее в силу по всей Европе в середине 1990-х годов.
Цель данных мероприятий состоит в том, чтобы до минимума снизить выброс в атмосферу газов и прочих продуктов горения, которые вызывают глобальное потепление.
Угроза жизни
Как известно, самая большая опасность, угрожающая жизни на Земле, - это усиление парникового эффекта. Парниковый эффект сам по себе - естественное и полезное явление: суть его состоит в том, что присутствующие в атмосфере влага, пыль, углекислый газ и прочие составляющие действуют как слой, отражающий тепло, он препятствует обратному отражению тепла, не дает теплу, поглощенному поверхностью Земли, уйти обратно в космос. Если бы не существовало парникового эффекта, тогда, например, нынешняя средняя температура поверхности Земли (+ 15 °C) снизилась бы до минус 18 °C. Таким образом, естественный парниковый эффект удерживает в равновесии тепловой режим на поверхности планеты: поэтому в целом толщина и площадь ледяного покрова на полюсах и на суше почти всегда одинаковы, постоянным сохраняется уровень Мирового океана и морей, а в одном и том же месте каждый год стоит почти одинаковая среднегодовая температура. Однако если в слои атмосферы попадает значительно больше загрязняющих веществ, чем при естественном уровне, парниковый эффект усиливается,
среднегодовая температура поверхности Земли повышается, в результате начинается таяние ледяного покрова, повышается уровень океанов и морей,происходят сбои в деятельности систем большой земной среды, некоторые из таких сбоев ставят под угрозу условия существования человека на планете.
Специалисты обратили внимание на эту экологическую катастрофу почти полвека назад. Сегодня мы уже знаем, с помощью каких технических решений, при какой экономической политике можно снизить опасность данной катастрофы и как для этого следует изменить наши взгляды и образ жизни. Наряду с другими профилактическими мерами важные шаги должны быть предприняты и в области строительства, они находят отражение в различных сборниках нормативов, регулирующих применение бытовой техники в строительстве и эксплуатации зданий.
Парниковый эффект
В формировании парникового эффекта и глобального потепления повинны углекислый газ - на 50%, метан - на 19%, фтор-хлорированные углеводороды - на 17%. По уровню присутствия на поверхности Земли за ними следует озон - газ, образующийся вследствие работы транспортных средств. Следовательно, снижение эмиссии этих газов является первостепенной задачей политики, направленной на охрану окружающей среды. Впервые на конференции в Рио-де-Жанейро (1992 г.) было принято решение о том, что в первом десятилетии XXI века необходимо снизить выбросы парниковых газов на 25-30% по сравнению с уровнем 1987 года. В 1995 году на
Берлинской конференции в постановление было внесено изменение, и в качестве базового года было решено считать 1990-й, и в 2000-х годах выбросы СО2 следовало сократить на 25%. Были определены области, в которых следовало принять конкретные технологические меры для снижения эмиссии СО2.
К этим сферам относятся:
- энергетика,
- транспорт,
- строительство,
- новые производственные технологии, - сельское и лесное хозяйство.
Власти выдержали временные рамки снижения СО2, принятые на конференции в Рио-де-Жанейро, однако на Берлинской конференции вместе со странами-участницами было решено осуществить дальнейшее, еще более масштабное сокращение. И снова, оценивая свои возможности прежде всего в области энергетики, люди увидели. каким большим энергосберегающим потенциалом обладают наши здания, это касается не только различных способов экономии энергии, но и более широкого использования возобновляемых видов энергии. Однако сегодня доля возобновляемых источников энергии по отношению к ископаемым энергоносителям, применение которых связано с большими выбросами СО2, во всем мире составляет лишь 10%, хотя ресурсы таких источников весьма велики (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Воздействие парникового эффекта на Землю и на нашу жизнь
1. ЗЕМЛЯ; 2. СОЛНЦЕ; 3. ИЗЛУЧЕНИЕ;
а) без парникового эффекта температура поверхности Земли составляла бы минус 18 °C;
Ь) парниковый эффект обеспечивает среднюю температуру поверхности Земли +15 °C
Цель - энергосбережение
В 1990-х годах во многих европейских странах вступили в силу новые законы о теплосбережении, позволяющие осуществлять дальнейшее сокращение выбросов СО2- Этими законами определяется годовая потребность тепла, необходимого для здания, в зависимости от его геометричес кого характера; величина этой потребности выражается числом A/V в функции вне шней поверхности и внутреннего объема. Чтобы наглядно представить, о чем идет речь, приведем пример. Скажем, если для некоего дома годовая потребность тепла в 1994 году по закону определялась как 17 606 кВт час/год, то в 1995 году эта потребность составляла уже 12 292 кВт час/год, а по нормам 1999 года - 8 064 кВт час/год. Снижение потребления энергии на 30-70 кВт час/год составляет экономию в 25-30%. Основными факторами изменений стали увеличение использования солнечной энергии, снижение теплопотерь в зданиях, а также теплопотерь, возникающих в процессе воздухообмена (проветривания) (рис. 1.2-1.3).
Около 50% тепла, производимого отопительным оборудованием мощностью 5 кВт, обычно используемым для обогрева коттеджей, приходится на теплопотери! Смысл законов о теплосбережении состо ит в том, сократить их до 18% Однако для этого необходимо совершить значительный шаг вперед в разработке новых видов ото пительного и вентиляционного технического оборудования. Необходимо обеспечить потребителю не только соответствующий ассортимент обогревательных приборов, которые работают на различных видах топлива - газовых, масляных, электрических и отражающих, но и, кроме того, улучшить использование энергии, внедрять мини-насосы с низкой потерей тепла, новые средства и оборудование которые повышают эффективность нагрева воды и отопления.
Основной вопрос практического исполнения подобных законов, иначе говоря, главная задача развития технологии состоит в том, чтобы найти оптимальную конструкцию 5-киловаттного бойлера и отопительного оборудования, позволяющую в квартире со средней площадью 100 м2 добиться необходимой экономной эксплуатации, энергосбережения и одновременно с этим - снижения вредных выбросов. Можно ли сделать необходимое оборудование более миниатюрным в установленных рамках рентабельности чтобы при этом его размеры позволяли обслуживать одну или две квартиры? Какой должна быть система энергопотребления - центральной, децентрализованной, прямой или косвенной? С помощью какой среды следует передавать тепло (через воду, воздух или другие
носители)? Какие строительные матери алы нужно использовать, чтобы добиться наилучшего теплового режима в зданиях? Можно ли разработать отопительное оборудование мощностью в 3-4 кВт, способное возвращать или перегонять тепло? Даже из простого перечисления отдельных, наиболее важных вопросов ясно видно, что практическое осуществление подобных законодательных иннрициатив предполагает необходимость решить многочисленные задачи связанные с новыми разработками. Необходимо решить и еще одну проблему: какое отопительное, вентиляционное оборудование и какая система подачи горячей воды обеспечат наилучшее решение проблемы экономичного использования энергии.
Рис. 1.2. По международным стандартам потреб ность здания в тепле определяется по функции A/V, где V обозначает строение как объем брутто (масса стен + жилая площадь), V = V, + V2 = совокупности сопряженных площадей и объемов; А = F, ... + F2 + ... Fs - сумма внешних поверхностей здания
а) неэффективное решение: одноэтажное строение с большой площадью;
Ь) дополнительная поверхность составляющая несколько процентов (F5), может увеличить застроенную или используемую площадь и объем вплоть до 30-40%
Рис. 1.3. Эффективность обогрева и потребления энергии в здании зависит от теплоизоляции стен и ограничивающих конструкций, от способа отопления жилого пространства и не в последнюю очередь от ориентирования здания в окружающей местности
Перечислим лишь несколько возможных вариантов: применение современного вентиляционного оборудования с целью исполь-
зования внешнего и внутреннего тепла для обогрева; горячее водоснабжение, основанное на применении солнечной энергии; распределение тепла с помощью современных технических устройств, способных быстрее реагировать на колебания температуры и быстро выравнивать ее (ведь общеизвестно, что для поддержания определенной температуры требуется меньше энергии, чем для ее первоначального получения); контролируемая вентиляция, при которой часть тепла уходящего воздуха можно повторно использовать с помощью тепловых мини-компенсаторов, с помощью комбинированных обогревающих/ охлаждающих систем (регулирование температуры отдельно по каждому помещению); обратное извлечение тепла обогревающих, охлаждающих и вентиляционных установок с помощью тепловых мини-насосов, это особенно актуально при использовании традиционного отопительного оборудования, которое выбрасывает большое количество
Рис. 1.4. В обогреве зданий и квартир, в подаче сеежего воздуха во внутренние помещения большое значение имеет внутреннее равновесие
А - теплопотери; В - получение тепла и потребности в энергии на отопление; А, - излученное, потерянное тепло; Aj - тепло, потерянное при проветривании; В, - потребности в энергии для отопления; В2 - получение тепла внутри помещения; В3 - тепловая энергия, полученная от Солнца
СО2; более широкое, чем принято сегодня, использование тепла от горячей воды; применение установок для нагрева воды, объединенных с тепловыми насосами, работающими на солнечной энергии.
Экоэнергетические системы
Для энергоснабжения одно- и двухквартирных домов целесообразно создавать децентрализированные маломощные электростанции, работающие на энергоносителях, которые меньше загрязняют окружающую среду (газ, нефть). Такие электростанции, в отличие от крупных энергетических центров, легче контролировать, на них проще регулировать распределяемые выбросы СО2, а кроме того, в их сети снижаются потери тепла. Эксплуатация таких электростанций может стать еще рентабельнее и будет более щадящей к окружающей среде, если они будут снабжать энергией 20-100 квартир. Станции, подающие тепло в блоки квартир. могли бы заменить функционирующие сегодня многочисленные индивидуальные системы газового отопления и прочее бытовое оборудование, работающее на газе, ведь оно создает дополнительные нагрузки на окружающую среду. Действительно, электричество сегодня пока еще дороже, чем газ, но из-за быстрого роста цен скоро и с экономической точки зрения его использование станет выгоднее.
Большие возможности для экономии энергии кроются в рациональном размещении внутри строения энергетических сетевых систем, которые обеспечивают обогрев, охлаждение, вентиляцию и подачу горячей воды, значительные ресурсы имеются и в проектировании подобных систем.
Международные предписания по глобальной защите окружающей среды ставят перед нами серьезную задачу: они стимули
руют постоянное развитие промышленности, торговли и мелкого производства, можно даже сказать, заставляют их беспрерывно совершенствоваться.
1.3. Энергосбережение в системе отопления и в эксплуатации дома
Эффект от экономии энергии в равной мере можно получить и при отоплении зданий, и при удовлетворении потребностей в тепле, и при достижении конкретных экономических показателей. Второй важный момент-зимний и летний годовой энергетический баланс дома, здания. Важно, чтобы небольшое пространство, в котором мы живем и работаем, имело приемлемый микроклимат не только зимой, но и летом. Конечно, различные помещения можно охлаждать с помощью технологического оборудования, но за это нам приходится платить двойную цену: она складывается из вложений на приобретение установки, дорогой эксплуатации, платы за потребляемую энергию (рис. 1.4).
Согласно европейской статистике, примерно 1/3 потребляемой энергии идет на обогрев помещений, при этом 30-35% выбрасываемого СО2 дает именно отопление. Специалисты, занимающиеся данным вопросом, исходя из своих оценок, утверждают, что 80-90% фонда эксплуатируемых на данный момент зданий расходуют энергию «расточительно». Из этого следует, что ресурсы для максимальной экономии следует искать именно в зданиях, будь то вновь строящийся или реконструируемый дом. Кроме того, следует отметить, что к числу важных факторов относится также эксплуатация зданий с точки зрения использования энергоносителей.
Рис. 1.5. Теплопотери в жилых зданиях увеличиваются еще на 14% за счет дополнительных бытовых потерь тепла, потерь тепла, связанных с деятельностью человека и бытовых приборов; за счет электроосвещения, стирки, приготовления пищи и т. д. На рисунке видно, что из всего количества поставленной в дом энергии котел с КПД в 94% (при газовом отоплении) дает потерю тепла в 6%, печная труба хорошего качества - 8%, и мы видим, сколько еще тепла уходит через стены, окна и конструкцию крыши
Согласно европейской статистике, все произведенное количество энергии распределяется следующим образом:
- отопление 32%
- транспорт 38%
- освещение 2%
- промышленное использование 28%
Данные цифры отражают конкретное потребление: так, например, потребление энергии на отопление складывается из обогрева жилых, общественных зданий и предприятий.
В целом можно заметить, что, чем выше уровень жизни в той или иной стране, тем эффективнее и целенаправленнее потребление энергии. То есть в западноевропейских странах на оплату энергии тратится значительно меньшая часть годового дохода. Однако существенную роль играют и традиции: если мы сравним, например, энергетический баланс домашнего хозяйства европейской семьи с балансом в странах Дальнего Востока, то обнаружим, что японская семья тратит на
отопление в десять раз меньше энергии, чем европейская: если в Японии в квартире традиционно отапливают только одно помещение, то во многих странах Европы, особенно Восточной, топят, как говорится, везде.
Вот как выглядит в цифрах потребление энергии населением Центральной Европы:
- отопление квартиры 54%
- освещение 1%
- приготовление пищи, стирка и т. д. 8% - подогрев воды 11%
Всего на бытовые нужды 74%
- транспорт 26%
Из этих цифр ясно видно, на что следует обратить особое внимание, на чем можно сэкономить.
На рисунке 1.5 наглядно представлено, как используется энергия при отоплении жилых помещений. Мы видим, что бытовые «потери тепла» составляют 14% энергии, поставленной в дом для отопления (100%). Таким образом, общее количество энергии - учитывая все здание в целом - распределяется следующим образом:
Рис. 1.6. Наряду с реконструкцией здания наилучшим способом добиться экономии энергии является дополнительное утепление внешних стен, дополнительные затраты составят 30-35% , но это позволит на одну треть сократить потери тепла через стены
Рис. 1.7. Теплопотери стен традиционной кладки с учетом теплоаккумулирующей способности:
а) наихудший вариант-стена из обычного сплошного кирпича, это типичная конструкция, «пожирающая энергию»;
Ь) улучшенный вариант с теплоизоляцией на внешней стороне; с)теплоизоляция с внутренней стороны хороша с точки зрения сокращения потери тепла, но она неудовлетворительна с точки зрения теппоаккумуляции, поскольку перекрывает теплоаккумулирующую конструкцию стены, по этой причине увеличиваются колебания температуры внутри здания; их можно снизить, либо изменяя массу материала внутри помещения, либо с помощью регулируемого отопления
Рис. 1.9. Замыкающие элементы крыш и чердаков с дополнительным теплоизолирующим верхним слоем снижают теплопотери в этом направлении до минимума
а) плохое верхнее перекрытие: большая потеря восходящего тепла; Ь) теплоизоляция с внутренней стороны кровли: значительная часть обогревающей энергии остается енутри здания; с) чердачное перекрытие с верхней теплоизоляцией: наиболее рациональное решение, т. к. при этом не надо отапливать чердак
Рис. 1.10. Реконструкция с обустройством чердачного помещения представляет собой наиболее эффективный вариант капиталовложения, поскольку легкая сборная стена-перегородка и теплоизоляция позволяют сократить потребность в энергии на обогрев (пропорционально увеличению обустроенного пространства)
Рис. 1.8. В несколько раз повысить уровень знергосбережения может замена старых окон - главным образом потому, что вместо одного слоя стекла устанавливаются рамы с двумя или даже с тремя слоями стекол и уплотняются места соединения рамы со стеной
- котел как источник тепла
(при КДП 94%) (-6%)
- подвал и (или) настил пола 9%
- внешние стены 23%
- окна 28%
- скатная кровля крыши 20%
- чердак разных типов 20%
- печная труба 8%
Рис. 1.11. Установленная в нужном месте и соответствующим образом теплоизоляция системы труб в инженерном оборудовании дома помогает сберечь энергию
Эти цифры наглядно показывают эффективность теплоизоляции на том или ином участке «защитной оболочки», окружающей квартиру: по ним видно, какое внимание следует уделить каждой из частей дома.
В зеркале оценочных показателей, которые были приведены выше, мы говорили об эффективном потреблении энергии, о сознательном формировании здания и о его энергосберегающих конструкциях. Исходя из оценок специалистов, которые занимаются этими вопросами, можно добиться весьма существенных, обнадеживающих результатов. Исследования свидетельствуют о том, что при нынешнем состоянии зданий с помощью имеющихся в нашем распоряжении технических решений можно сэкономить 60% энергии. Эти преимущества можно будет использовать при реконструкции, которую поэтапно необходимо провести в будущем (рис. 1.6-1.12). Анализ приведенных показателей позволяет констатировать, что при строительстве новых зданий, при условии выбора улучшенной системы теплоизоляции и конструкции здания, имеющей соответствующие параметры (более энергосберегающие по сравнению с домами, которые были построены в шестидесятые годы), экономия энергии может достигать 70-80%, т. е. потребности в энергии для отопления дома при той же жилой площади можно снизить на 1/4 (рис. 1.13-1.27).
Рис. 1.12. При проведении планового ремонта в зданиях старой постройки буквально на всех участках можно добиться экономии энергии:
а) путем установки внешней теплоизоляции;
Ь) путем установки енутренней теплоизоляции; с) с помощью облицовки чердачных перекрытий: d) с помощью заделки трещин в проемах
а)
Ь)
Рис. 1.13. В домах новой застройки проблему энергосбережения легче решить, применяя пустотелый кирпич (с выемкой на ребре для «совмещения» кирпичей)
а) такие стены несложно укладывать; Ь) конструкция стен лучше, чем при кладке, в которой (по недачной традиции) оставляют открытыми вертикальные зазоры
а)
Рис. 1.14. В современной Европе самой современной разновидностью кладки считают стены из кирпича с большим объемом полостей и с многочисленными пазами. На рисунке наглядно изображена поверхностная потеря тепла через тело кирпича и через систему желобов в форме лабиринта. Эти два момента создают основу пограничной теплопередачи, которую можно снизить с помощью двусторонней облицовки
с)
Рис. 1.16. Теплозащиту новых и старых домов улучшают т. н. «термостопы» - теплоизолирующие облицовочные системы
Рис. 1.19. Длительный срок службы и прочность армированных теплоизолирующих систем обеспечивает клей, а в случае необходимости - и различные крепежные элементы
Рис. 1.15. Современные энергосберегающие системы кладки из полого кирпича и дополнения к ним: а) обычная, с облицовкой с двух сторон; Ь) соединенная с теплоизоляцией внешней стены (имеет лучший энергетический показатель); с) соорудив внешнюю облицовочную стену и дополнительное утепление, можно построить более прочный дом, позволяющий экономить еще более энергии
Рис. 1.17. «Простой» теплоизолирующий материал, наклеенный на внешнюю сторону фасадной стены (его необходимо закрыть дополнительным облицовочным слоем)
Рис. 1.18. Большой популярностью пользуется современная теплоизолирующая плитка, которая устанавливается на внешние стены. Плитка легко наклеивается, а полистирол обеспечивает отличную теплозащиту
Снизить потребление энергии можно также, придав зданию соответствующую форму: это может быть солнечный дом, биологический дом, дом с зимним садом, дом на склоне холма, дом с целенаправленной ориентацией и т. д.; при этом доля энергии, предназначенной для отопления, может составлять всего лишь 10-20% от обычных потребностей в тепле (рис. 1.28-1.34), таким образом, затраты очень быстро окупятся и дом станет рентабельным.
При полной (от фундамента до крыши) реконструкции здания необходимо составить продуманный проект, при этом особое внимание следует уделить фасадной стене и конструкции окон, однако не менее существенный элемент-способ соединения крыши и чердгн-ного пространства. Более сложная задача -формирование усиленной теплоизоляции, которая укладывается со стороны грунта в направлении подвальной стены. Выше мы говорили, что экономия энергии может составлять до 60%, это достигается на
4/10 - за счет стен
2/10-за счет окон
3/10 - в области крыши, чердака
1/10 - в подвале, в области черного пола.
Планируя ремонт здания, внешние стены которого имеют большую поверхность (внешняя облицовка, покраска), имеет смысл включить в смету установку профессиональной теплоизоляции. Не следует забывать, что при проведении ремонта внешних стен здания с их облицовкой и покраской дополнительные расходы составляют 45-55%. (Сюда входит удаление старой облицовки, установка лесов, защитных навесов, сеток и проведение самих работ.) В противоположность этому те же самые работы в сочетании с системой теплоизоляции и нанесением поверхностного слоя увеличивает основные затраты на 20-40%. Однако по фактическим показателям потери тепла через внешние стены можно снизить на 1/4. Также, если мы откажемся от применения этих современных решений, наши затраты в зимний период на протяжении десятилетий будут в несколько раз выше, а при применении этих решений затраты могут окупиться уже за 4-6 лет. При этом следует отметить, что теплоизоляция и летом создает в доме более комфортный микроклимат, а если мы сэкономим на ней, будем терять энергию зимой и мучиться от жары летом.
Рис. 1.21. Для верхнего и нижнего перекрытия пространств, ограниченных внешними стенами, необходимы конструкции, которые обладают хорошими теплотехническими параметрами, они в любое время года обеспечивают во внутреннем пространстве оптимальный микроклимат и нужную температуру
Рис. 1.20. Современные системы кирпичной кладки дополняются различными видами теплоизолирующих вкладышей и перемычек для проемов
Рис. 1.22. Жилой дом, построенный из блоков пористого бетона, будет энергосберегающим и не повредит окружающей среде, его преимущество состоит в том, что он играет роль несущего элемента и гомогенного теплоизолятора
Рис. 1.24. Правильно установленные окна снижают потери тепла вдоль линии соединения - вдоль теплового моста - и у воздушного заслона
Рис. 1.23. С помощью внешней стены - т. н. «стены-рубашки», т.е. двухслойной фасадной стены и нанесенного на нее теплоизолирующего слоя, можно удовлетворить самые высокие теплотехнические требования
Рис. 1.25. Соединительные элементы, имеющиеся
в конструкциях внешних стен дома, необходимо защитить от тепловых нагрузок и воздушных мостов
а) соединительный узел основной стены и верхнего перекрытия; Ь) пояса; с) перемычки проемов; d) коробка затеняющих шторок (жалюзи); е) соединение окон/дверей и стен; 1) интенсивное температурное излучение отопительных батарей; д) цоколи, стенки цоколей
Рис. 1.26. Многослойная конструкция сборных, т.н. готовых, домиков с деревянным каркасом обеспечивает идеальную теплоизоляцию, а внешняя оболочка защищает их от капризов погоды (хвойные породы сами по себе - отличный теплоизолирующий материал)
Рис. 1.27. Соответствующая структура и теплоизоляция кровли, облицовка и воздушные прослойки - все это вместе взятое позволяет поддерживать внутреннюю температуру на должном уровне комфорта
Рис. 1.28. Важным с точки зрения энергосбережения вопросом является геометрическая форма здания и соединение помещений друг с другом. Наиболее неудачная форма здания - вытянутая (так строили раньше в деревнях): она имеет большую поверхность охлаждения, ведь именно при прямоугольной форме дома его стены имеют максимальную поверхность охлаждения; а вот квадратная в плане форма обеспечивает максимальную эффективность (и все же наилучшей является круглая в плане форма)
стены, которые освещаются солнцем (в этом случае потребность в энергии летом и зимой будет на 50% меньше, чем у дома такой же площади, но стоящего на плоской поверхности)
Рис. 1.29. С энергетической точки зрения количество этажей улучшает соотношение A/V, особенно если внешние стены и некоторые перекрытия постоянно соприкасаются с землей
а) двухэтажный дом с поверхностью стен, имеющих пониженную площадь охлаждения; Ь) дом, утопленный в рельеф местности; с) т. н. «землянка», у которой свободными оставлены только
Рис. 1.30. При идеальной инсоляции и при наличии на крыше теплосборников (коллекторов) можно
получить весьма позитивный энергетический баланс даже зимой
Рис. 1.31. Предусмотренные проектом открыва в ющиеся/закрывающиеся воздушные каналы для архитектурного варианта с использованием солнечной энергии
Рис. 1.32. Схема действия солнечного дома
1. - зимой, днем; 2. - зимой, ночью; 3. - летом, Рис. 1.33. Установленная на крыше солнечная днем; 4. - летом, ночью батарея способна обеспечить до 3/4 потребности
в горячей воде для бытовых нужд
а) коллектор из отдельных элементов; Ь) покрывающий всю поверхность крыши (как «солнечная ловушка»)
Рис. 1.34. Пристроенный к дому зимний сад благодаря т. н. затеняющей стене снижает теплопотери дома, а осенью и весной оказывает благоприятное воздействие на энергетический баланс квартиры
В последние годы в Европе увеличиваются дотации, которые выделяются на ремонт зданий, если при этом применяются решения, направленные на эффективное энергосбережение (средства могут быть перечислены в форме безвозвратных дотаций или льготных кредитов).
При возведении новых зданий необходимо изменить общий подход к делу, под этим подразумевается:
- проектирование массы объема здания (т. е. полезного объема внутреннего пространства) с минимальными ограждающими поверхностями (A/V);
- применение легких стен с хорошей теплоизоляцией (чем меньше конструктивное основание, тем дешевле обходится строительство);
- применение ограждающих поверхностей (стен) с малым сечением, поддающихся хорошей теплоизоляции (в рамках данных размеров ограждающих конструкций можно создать ббльшее жилое пространство).
Не урезая жилого пространства, можно уменьшить внешний объем здания на 10-15%, что компенсирует дополнительные расходы, приходящиеся на м2 стены или ограничивающей конструкции.
Таким образом, о зданиях новой застройки можно сказать следующее:
- в случае применения новой и современной системы строительства, главным образом - сборной технологии, удельные расходы (как фактор капиталовложений) почти не меняются;
- при возведении новых, но похожих на традиционные кирпичных стен, обладающих хорошими теплотехническими характеристиками, дополнительные расходы составляют 5-15%.
Первый показатель относится к домам из сборных элементов, возводимых с помощью техники монтажа, второй - к домам, у которых ограждающие конструкции сделаны из полых или из высокопористых элементов, при одинаковой площади оконных проемов и одинаковых решениях внутреннего инженерного оборудования.
1.4. Энергосберегающие строения
В Центральной Европе на энергоснабжение зданий используется около 1/4 всей потребленной энергии. Почти 70% этого количества уходит на обогрев зданий в зимний период, поэтому даже при незначительном снижении теплопотерь зимой можно добиться значительной экономии. В здании, которое действительно можно назвать энергосберегающим, потребление топлива может быть на 20-30% ниже, чем в традиционном доме, а экономия может составить до 50%, правда, на начальном этапе это потребует значительных дополнительных затрат.
Однако за все приходится платить. При нынешних ценах на энергоносители - учитывая и вероятную инфляцию - средние затраты на здания с малым потреблением энергии покрываются за 5-10 лет, а затраты на здания особой конструкции - за 15-20 лет. Под периодом, за который покрываются затраты, подразумевается соотношение между затратами на строительство и эксплуатацию и ежегодной экономией топлива. Добиться экономии энергии в зданиях можно тремя способами:
- снижением теплопотерь с помощью улучшения теплоизоляции,
-установкой оптимального воздухообмена.
- активным использованием солнечной энергии.
В зимний период потери тепла в ограждающих конструкциях можно снизить с помощью теплоизоляции. Через ограждающие конструкции здания и необогреваемый чердак часть более теплого воздуха из внутренних пространств перетекает в более холодное внешнее пространство, а через пол оно уходит в почву
В здании всегда происходит некая фильтрация (обмен воздуха через щели): при отсутствии ветра воздух, проникающий через щели в дверных и оконных проемах, перемещается за счет разницы в плотности, при этом холодный воздух перемещается внутрь снизу, а теплый - наружу сверху. Поток воздуха может возникать и в результате того, что печь втягивает воздух, который затем в виде дымового газа выходит через печную трубу. В отапливаемом помещении постоянно происходит обмен воздуха, теплый воздух обогревает стены и пол.
Правильная циркуляция воздуха - чрезвычайно важный фактор, поскольку она обеспечивает необходимые условия жизни и предупреждает разрушение здания. Для нормальной работы организма человеку требуется 20-30 м3 чистого воздуха. Если в помещении воздух слишком загрязнен, это количество необходимо увеличить.
Зная господствующее направление ветра, можно определить соответствующие места для стенных проемов и таким образом регулировать степень фильтрации и направление потока воздуха. Со стороны стены, которая обдувается ветром, возникает давление ветра, а на остальных стенах - тяга ветра.
Степень проникновения воздуха в основном зависит от уплотнителей в щелях между открывающимися створками, поэтому, естественно, его уровень будет максимальным на внутренних дверях. Потеря тепла возникает на всякой перегородке если ее противоположные стороны имеют разную температуру. Существуют две основные возможности простой экономии энергии:
1. Основную площадь, от которой зависит потребительская стоимость здания, следует оградить предельно малыми внешними поверхностями.
2. На потери тепла влияет не только абсолютная величина охлаждающейся поверхности, но и теплоизолирующая способность стен. Из соображений энергосбережения нормативные документы определяют максимальную величину обратного показателя теплоизоляции, коэффициент передачи тепла.
«К», т. е. коэффициент теплопередачи, -это поток тепла, который под действием разницы температур в один градус проходит через один квадратный метр конструкции, подвергнутой анализу.
Максимальные коэффициенты теплопередачи, допустимые для жилого здания:
- для гомогенной плоской стены:
к = 0,7 вт/(м2К);
- для кровли крыши к = 0 4 вт/(м2-К);
- для застекленных проемов:
к = 3,0 вт/(м2К).
Приведенные цифровые показатели с 1992 года считаются лишь минимальными ориентирами, поскольку показатель «к» для стен может составлять даже 0,3-0,4 вт/(м2К), в то же время желательно, чтобы для окон он составлял 1,4-2,00 вт/(м2К). Советуем запомнить эти цифры как ориентировочные показатели, особенно это необходимо специалистам.
Но реальное здание, конечно, состоит из неидеальных элементов, ведь:
- конструкции часто имеют не ровную, а состоящую из отдельных элементов поверхность, внешняя и внутренняя поверхности у них имеют разные размеры;
- конструкции перегородок неоднородны, так, например, в местах креплений, необходимых по статическим требованиям, теплоизоляция будет хуже;
- на перегородках имеются проемы, в которых поток тепла обычно бывает более интенсивным.
Любые конструктивные элементы, не имеющие соответствующей теплолизоляции, принято называть «тепловым мостом». Плохо обработанный тепловой мост представляет опасность с нескольких точек зрения: поскольку температура поверхности, имеющей плохую теплоизоляцию, будет более низкой, это сопровождается нарушением тепловос-приятия, в некоторых случаях это приводит к конденсации влаги, появлению плесени.
Характерный эффект теплового моста можно уменьшить с помощью теплоизоляции, установку которой необходимо предусмотреть уже при составлении проекта, пос-
С точки зрения энергосбережения идеальной формой является шар, т. е. дом почти шарообразной геометрической формы. Такой дом имеет наиболее оптимальное соотношение между объемом (V), внешней и внутренней поверхностью стен (F)
кольку дополнительно выполнять эти работы довольно сложно. Толщина встроенного теплоизолирующего материала - в зависимости от изолирующего материала и от способа заделки - должна составлять 6-12 см.
Все вышеизложенное касается минимальных показателей, предусмотренных нормативами. К энергосберегающим домам с этой точки зрения предъявляются более высокие требования: коэффициенты теплопроводности стен в среднем должны составлять к = О 3-0.4 вт/(м2 К). В таких строениях пол также имеет теплоизоляцию, что дает особые преимущества с точки зрения тепловосприятия. Ощущение комфортности зависит от температуры поверхности стен и пола.
На величину застекленных поверхностей влияют противоположные по своему характеру факторы:
- необходимо обеспечить соответствующее естественное освещение помещения (искусственное освещение - это уже расточительство энергии);
- стеклянные конструкции - это источник больших теплопотерь; излишние поверхности приводят к дополнительному потреблению топлива;
- температура поверхности окон часто падает ниже точки росы, поэтому на них конденсируется влага.
Стеклянная поверхность, которая обеспечивает необходимое естественное освещение, согласно нормативам должна составлять не менее 1/6-1/8 площади помещения. Разумеется, это распространяется не на все случаи. При неблагоприятных условиях застройки этого часто бывает недостаточно.
Для того чтобы избежать излишних теплопотерь, нормативы косвенно ограничивают пропорции застекленной поверхности: средний коэффициент теплопроводности поверхности стены, на которой имеются окна, не должен превышать 2,0 вт/(м2 К) т. е. стекло должно занимать примерно 60% Такие большие стеклянные поверхности зимой требуют значительных дополнительных нагрузок на отопление, а летом на них приходится устанавливать дорогостоящие затенители.
Прямоугольное в плане энергосберегающее здание можно получить, если с северной стороны соорудить стену, которая «в разрезе» имеет усеченную поверхность, при этом достигается оптимальное соотношение объема/поверхности, а южная, освещенная солнцем сторона, на которой устанавливаются летние затенители, обеспечивает хороший энергетический баланс в течение всего года
1.5. Теплотехнические расчеты
В последние годы на европейском рынке стройматериалов и конструкций наблюдается рост конкуренции. Разумеется, это имеет несколько причин, но, пожалуй, самая важная из них объясняется тем, что из-за бешено растущих цен на энергию каждый застройщик старается возвести здание, квартиру с хорошей теплоизоляцией и с низкой потребностью в энергии.
Многие страны Европы, даже те, которые не являются членами Европейского союза, постепенно переходят на технические и технологические нормативы ЕС. Особое внимание в нормативной документации Европейского союза уделено требованиям к экономии энергии и теплозащите.
В соответствии с пунктом директивы ЕС об «Экономии энергии и о теплозащите» и с учетом климатических условий данной местности и запланированного предназначения здания - энергия в нем должна использоваться с максимальной эффективностью. Требования по экономии энергии связаны со следующими моментами:
- отопление;
- охлаждение,
- регулирование влажности;
- производство горячей воды для сантехнических нужд;
- вентиляция.
Количество необходимой для здания энергии определяется на основании вышеперечисленных моментов.
Обогрев и охлаждение помещений
Существенным моментом, связанным с обогревом помещений в зимний период и их охлаждением летом, является уровень влажности и ее регулирование.
Это главные факторы, которые необходимо учитывать, исходя из;
- внутренних условий (требований, предъявляемых к уровню комфортности и получения внутреннего тепла);
- условий, связанных с внешней средой (температура, влажность, излучение, ветер и т. д.);
- удельной теплопроводность здания - в зависимости от теплоизоляции строения;
- поддающихся измерению паропроница-емости и нагрузок, связанных с влажностью внутри здания;
- уровня воздухопроницаемости («дыхания») стен здания;
- воздухообмена, которого можно достичь естественным путем (проветривание + фильтрация);
- обмена воздуха (минимального и максимального), который обеспечивается механической вентиляцией, пополнением (восстановлением) воздуха;
- поверхности прозрачных конструкций и застеклений, солнечных факторов, эффективности затенения и защиты от солнечного света;
- эффективности и рабочего режима обогревающих приборов, кондиционеров и увлажнителей воздуха.
Перечисленные элементы являются теми внутренними факторами, которые человек может регулировать для достижения оптимальных климатических условий в замкнутом пространстве здания.
Снабжение бытовой горячей водой
Снабжение здания горячей водой является вторым по важности (после отопления) фактором, от которого зависит уровень комфорта. Аналогично представлениям об эффективном потреблении энергии понятие горячего водоснабжения включает в себя в качестве составных элементов:
- количество потребленной горячей воды, т. е. оптимальную потребность в воде;
- уровень повышения температуры воды (разница между температурой в сети и в кране);
- эффективность батарей отопления (или нагрева воды) и циркуляционных насосов;
- потребление энергии автоматическими регуляторами (клапанами, электромагнитными клапанами, автоматами);
- потери тепла при аккумуляции (и передаче) тепла в теплораспределительных, теплоаккумулирующих и теплопередающих линиях.
Вентиляция
Одно из самых важных требований биологического характера к жилым помещениям квартиры состоит в подаче идеального воздуха, который обеспечивают следующие факторы:
- соответствующий проекту обмен воздуха;
- способность ограждающих конструкций пропускать воздух, поток воздуха, вызванный разницей между давлением снаружи и внутри помещения;
- поверхности открывающихся окон и дверей на внешних стенах, а также фиксированные и регулируемые отдушины.
Необходимый уровень обмена воздуха зависит от факторов здоровой среды.
Теплозащита
Из соображений теплозащиты и экономии энергии необходимо обращать внимание на следующие моменты:
- всякий строительный материал и теплоизолирующая система должны отвечать соответствующим стандартам;
- производитель должен подтверждать важнейшие свойства строительных материалов и элементов (они определяются в соответствии с основными требованиями, которые к ним обычно предъявляют, например, коэффициент теплопотери);
- производитель или продавец тех или иных стройматериалов должен предоставлять спецификацию, касающуюся важнейших свойств его продукта. Она должна содержать официальный показатель, необходимый для расчетов, и условия монтажа или применения материала. Все эти данные должны сообщаться в такой форме, чтобы проектировщик или специалист, который будет применять их, мог включать данные в проект или использовать их без дополнительного измерения или анализа.
Сегодня непосвященному человеку - а порой и специалисту - бывает трудно разобраться в потоке технических показателей (например, в коэффициентах теплопроводности, теплопередачи и т. д.), а ведь среди свойств строительных материалов эти два показателя являются самыми важными параметрами. На сегодняшний день в огромном ассортименте строительных материалов все большее значение приобретают два буквенных обозначения:
- показатель теплопроводности теплоизолирующих материалов X вт/(м-К);
- показатель теплопроводности конструкций здания к W/(m2-K).
Рис. 1.35. Анализ теплотехнических факторов
а) внешний вид; Ь) первый этаж, вид сверху; с) подвал, вид сверху; d) поверхности в развернутом виде, «А» - пространство, заключенное между сторонами, «V» - объем, условные обозначения: 1, 2, 3, 4. - стены; А, - верхнее перекрытие; В, -пол в подвале; С, - грунт/масса земли
Причина усиления рыночной конкуренции состоит в том, что:
- Европейский союз постоянно ужесточает требования к теплоизоляции и потреблению энергии, что объясняется в первую очередь соображениями, связанными с охраной окружающей среды (снижение выбросов угарного газа);
- все производители строительных материалов - и в особенности производители теплоизолирующих материалов - стремятся к тому, чтобы их продукция соответствовала все более строгим требованиям, связанным с энергетикой.
Конкуренция, связанная с борьбой за достижение лучших теплотехнических параметров, объяснима: ведь в странах ЕС требования, касающиеся энергосбережения и теплозащиты, формулируются не по отдельным характеристикам или показателям: главным критерием является потребление энергии во всем здании в целом. Помимо потерь тепла при трансмиссии и воздухообмене учитывают также тепло, полученное внутри дома, и солнечную радиацию. Согласно европейскими стандартам допустимая потеря тепла в здании определяется соотношением «охлаждающаяся поверх-ность/обогреваемый объем» всего здания. Однако, как показывает опыт, такой подход, несмотря на то что он практикуется уже не первый год, многие застройщики не принимают и не хотят осваивать, считая его слишком сложным. Однако в наше время имеются компьютерные программы, с помощью которых можно легко произвести теплотехнические расчеты здания и проверить их.
В наши дни ситуация в Восточной Европе постепенно меняется, и мы мед
ленно, но верно приходим к признанию общеевропейских стандартов, однако страны ЕС в то же самое время активно работают над ужесточением своих стандартов. Нынешняя система требований в странах ЕС основывается на минимальном показателе выброса газов, и, чтобы соответствовать этим новым требованиям, необходимо значительно увеличивать толщину теплоизолирующего материала. В целом можно констатировать, что дома, которые сейчас строят и реконструируют в Восточной Европе, по меркам данного стандарта имеют слабую теплоизоляцию, и в них расточительно расходуется энергия. Однако можно надеяться, что в ближайшем будущем положение изменится, потому что серьезное ужесточение энергетических требований со стороны ЕС все большим количеством людей, которые строят жилье или пользуются им, осознается не как каприз, а как суровая необходимость: в длительной перспективе с экономической точки зрения люди заинтересованы в том, чтобы строить дома с малым потреблением энергии.
Значение теплоизоляции
Относительно теплоизоляции зданий в кругах профессионалов, к сожалению, еще широко бытует мнение, что нормативный показатель теплопередачи для внешних стен составляет 0,70 вт/(м2-К), а для конструкций с плоской крышей - 0,40 вт/(м2-К). Однако следует учитывать, что этот показатель уже давно изменен.
Согласно новому теплотехническому стандарту средний коэффициент теплопе
редачи поверхности внешних стен здания определяется соотношением «охлаждающаяся поверхность/обогреваемый объем» всего здания. Зная средний коэффициент теплопередачи, проектировщик или подрядчик. который проводит реконструкцию здания, решает, каким будет показатель теплоизоляции или теплопередачи у внешних стен, у плоской крыши, у скатной крыши, у сводчатого перекрытия, у подвального перекрытия и т. д_, чтобы можно было выдержать средние нормативы теплопередачи в отношении всего здания в целом и чтобы при этом обеспечивалось ощущение комфорта, не наносился ущерб конструкциям. Для соблюдения теплотехнического стандарта необходимо по крайней мере приобрести таблицу показателей теплопередающих свойств материалов, при этом мы с удивлением обнаружим, что, например, у того или иного материала теплоизолирующие свойства стали в 1500 раз хуже, чем у полистирольной пены, и в 500 раз хуже, чем у бетона.
К сожалению, не всегда удается обеспечить соблюдение данного стандарта, современного даже для европейского уровня, и это несмотря на то, что во многих странах Европы толщину теплоизолирующих материалов, необходимых для отдельных конструкций зданий, рекомендуют определять, исходя из гораздо более строгого минимально допустимого уровня загрязняющих выбросов от топливных материалов. Благодаря этому коэффициент теплопроводности ограждающих конструкций здания - по сравнению с рассчитанным согласно стандарту - можно было бы улучшить на 20-40%.
Теплотехнические показатели зданий в значительной мере зависят от т. н. фактора формы и от теплоизоляции. Это образец дома с оптимальным энергопотреблением, в плане он имеет почти квадратную форму, а внешнее охлаждающееся сечение дома также имеет минимальный размер
Рекомендуемые с точки зрения защиты окружающей среды требования по теплопроводности сегодня для нас еще нереально строги, а уровень энергопотребления, регистрирующийся в результате несоблюдения стандартов в новых и реконструируемых домах с плохой теплоизоляцией, наводит на грустные размышления. В целом можно констатировать, что в наших зданиях расточительно расходуется энергия, они имеют слабую теплоизоляцию.
Обычно строители серьезнее относятся к соблюдению стандарта в больших зданиях особого назначения, т. е. в нежилых домах. Это одна из областей, где широко применяются теплоизолирующие материалы.
Другая область применения теплоизолирующих материалов - дополнительное утепление жилых зданий старой постройки. Обычно при строительстве новых зданий или при реконструкции строений в конструкции внешних стен делается теплоизоляция, соответствующая стандартам, а более осмотрительные люди даже увеличивают ее толщину. Ведь по сравнению с затратами на здание стоимость теплоизоляции составляет незначительную часть - всего лишь несколько процентов, в то же время при значительных охлаждающихся поверхностях благодаря теплоизоляции можно добиться существенного снижения затрат на энергию.
Одна из проблем заключается в том, что во многих странах Восточной Европы не действуют какие-либо нормативы (давно уже принятые в промышленно развитых странах), на основании которых застройщик был бы непосредственно заинтересован в утеплении здания путем улучшения теплоизоляции, экономии энергии.
Необходима продуманная система льгот, благодаря которым определенную долю затрат на теплоизоляцию можно было бы вычитать из базы налогового обложения, или - при отсутствии других форм - государство могло бы возвращать сумму НДС.
Сегодня повысить уровень энергосбережения можно лишь одним путем: необходимо внушить людям, что в длительной перспективе они сами заинтересованы в том, чтобы при строительстве новых или реконструкции старых квартиры, семейного коттеджа конструкции внешних стен и крыши имели как можно более надежную теплоизоляцию.
1.6. Обзор теплотехнических стандартов
Приводим выдержку из европейского стандарта, формулирующего основные принципы теплотехнических расчетов для зданий и конструкций стен; его основные требования включают в себя:
- защиту ограждающих конструкций здания;
- охрану здоровья людей, живущих/рабо-тающих в здании;
- требования, обеспечивающие уровень теплозащиты здания, определенные в зависимости от общественных потребностей, а также методы их расчетов/контроля.
Проверку ограждающих конструкций в каждом случае следует проводить на основании состояния воздуха и нагрузок, соответствующих предназначению здания (помещения).
Соответствие ограждающих конструкций требованиям тепловосприятия необходимо учитывать в том случае, когда речь идет о помещениях, которые предназначаются для длительного пребывания людей.
Энергетические требования необходимо соблюдать в течение всего отопительного сезона, когда речь идет о зданиях, которые отапливаются регулярно, а нормативная внутренняя температура в помещениях - в соответствии с их предназначением - должна составлять + 18 °C и более.
Общие предписания и требования
Здания и их ограждающие конструкции следует строить, а затем эксплуатировать так, чтобы в каждом помещении тепловосприятие, соответствующее использованию помещения по его прямому назначению, и состояние воздуха обеспечивались беспрепятственно или без помех. Воздействия, которые косвенно или прямым путем возникают в связи с использованием здания и его отдельных элементов по прямому назначению, не должны становиться причиной изменений, которые препятствуют или мешают использованию здания по его прямому назначению.
Необходимо соблюдать требования и показатели, которые предусмотрены стандартом или договором на составление проекта (в пределах заданных проектных показателей).
Выполнение требований следует обеспечивать и в том случае, если воздействия, связанные с использованием помещения по его прямому назначению, периодически изменяются во времени.
Квадратный в плане дом с сечением в 1/4 можно причислить к категории действительно энергосберегающих строений
Для этого следует проводить расчеты и проверку с учетом критического эксплуатационного состояния либо оговаривать условия, которые не будут мешать использованию помещения по прямому назначению и не противоречат требованиям проектной документации и прочих нормативов.
В зданиях или помещениях, перечисленных в Стандарте, удельный дефицит энергии, рассчитанный способом, который описывается в Стандарте, не должен превышать указанный в нем показатель.
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.
В плоской конструкции, состоящей из гомогенных слоев, расположенных перпендикулярно направлению теплового потока, в устойчивом состоянии образуется одномерное температурное поле. Плотность теплового потока отражает т. н. коэффициент теплопередачи в плане горизонталей:
-1- + ? J + -1-“i J АЬе1 ае
Кирпичные стены сами по себе соответствуют теплотехническим нормативам Стандарта, но три этом они должны иметь соответствующее сечение и соответствовать требованиям строительной физики
Если речь идет о сплошных конструкциях, которые можно характеризовать в соответствии с последовательностью слоев, то, для того чтобы можно было приблизительно учитывать процессы, которые меняются во времени, при расчете и проверке поверхностных температур показатель «к» умножается на корректирующий коэффициент Q который приводится в приложении к Стандарту и зависит от массы поверхности данной конструкции.
В отношении прочих конструкций (негомогенных, имеющих тепловой мост и др.), которые не поддаются характеристике в соответствии с последовательностью слоев, необходимо применять другие методы корректировки и/или расчетов - в соответствии с последующими разделами Стандарта.
Вот как в Стандарте отражены основные расчетные показатели коэффициентов теплопередачи для различных поверхностей - в соответствии с их положением по отношению к тепловому потоку (таблица 1.1).
Таблица 1.1
Коэффициенты теплопередачи
Название конструкции, ее вт/(м2К)
положение в пространстве и относительно теплового потока ае cd
Внешняя стена и проем* 24 8
Внутренняя стена и проем Плоская крыша и стеклянный 8 8
фонарь Внутреннее перекрытие (остывающее в верхнем направлении), чердачное 24 10
перекрытие Внутреннее перекрытие (остывающее в нижнем 12 10
направлении), подвальное перекрытие 8 6
Перекрытие над сводом 20 6
* Исходные величины можно корректировать, когда речь идет о краях, углах или о специфических условиях
Эквивалентное теплопроводное сопротивление воздушных слоев зависит также от температуры поверхностей, ограничивающих данный воздушный слой, именно поэтому в названии фигурирует определение «зимний».
С точки зрения связи между слоем воздуха и внешней средой мы различаем три вида:
1. Слой воздуха считается непроветриваемым или слабо проветриваемым, если
а) в горизонтальном положении поверхность отверстия между слоем воздуха и внешним воздухом не превышает 5 смг на единицу фасадной стены, равную 1 м2;
Ь)в вертикальном направлении поверхность отверстия не превышает 5 см2 на единицу длины в 1 м.
2. Слой воздуха считается среднепровет-риваемым при соотношении вышеуказанных показателей 5-15 см/м2 и 5-15 см2/м.
3. Слой воздуха считается интенсивно проветриваемым при удельной поверхности отверстий более 15 см2.
Слой воздуха считается нормальным, когда эмиссионные коэффициенты инфракрасного диапазона поверхностей, ограничивающих данный слой воздуха, составляют е > 0,8 (таковыми являются обычные поверхности). Поверхности воздушного слоя являются отражающими, когда по крайней мере на одной из поверхностей, ограничивающих воздушный слой на протяжении долгого времени, эмиссионный коэффициент, характерный для инфракрасного диапазона, будет равен е < 0,2 (фольга).
Показатели теплопроводного сопротивления слабо- и средневентилируемых воздушных слоев указаны в таблице. Для интенсивно вентилируемых воздушных слоев необходимо проводить расчеты подробного энергетического баланса, либо - в качестве приблизительного показателя - можно предположить, что их температура совпадает с температурой внешней среды.
Для конструкций с наклонными плоскостями следует применять показатели вертикальных конструкций (таблица 1.2).
• В процессе анализа температурных условий в конструкции в отдельных случаях в расчетах применяют т. н. «температуру, измерявшуюся по собственной шкале». В этом случае в качестве начальной точки шкалы берется внешняя температура te, основой для сравнения служит разница между внутренней и внешней температурой: (t, - te): таким образом, в любой точке конструкции температуру! можно охарактеризовать коэффициентом:
«Потенциальные поверхности», которые складываются из точек, характеризующихся одинаковой величиной, дают картину формирования данной конструкции, которую будет легко анализировать. Так, по данным температурам воздуха tj и te можно рассчитать температуру любой анализируемой конструкции, для этого применяется формула:
t = te + ® (We)
Расчеты, основанные на температуре, измеряющейся по собственной шкале, фигурируют в данном стандарте лишь в анализах температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций, но их можно применять и в других случаях.
• Что касается геометрической формы конструкции и/или материала, из которого она изготовлена, при расчетах следует при
нимать во внимание воздействие многомерных тепловых потоков и температурных полей, которые возникают из-за негомогенного характера структуры и/или из-за изменения коэффициента теплопередачи.
По возможности следует пользоваться такими данными измерений, которые отражают перечисленные виды воздействия. В случае отсутствия таковых при расчетах тепловых потоков можно использовать коэффициенты теплопередачи вдоль приблизительной линии (таблица 1.3).
Для оценки распределения температуры можно воспользоваться сборником примеров (каталогами тепловых мостов).
• В процессе аналитических многомерных расчетов температур, которые проводят в целях контроля частных случаев, основные коэффициенты теплопередачи по краям или в углах необходимо уменьшать по следующим формулам:
вдоль горизонтальных краев:
а, = 0,30 (а,, + а12), вдоль вертикальных краев:
а, = 0,35 (ап + а12), где а,, и а12 являются коэффициентами теплопередачи на стыке поверхностей, образующем край.
Уменьшенная в соответствии с вышесказанным величина относится к полосе шириной 10 см, которая пролегает вдоль края поверхности. В прилегающих к ней полосах шириной 30 см величина коэффициента теплопередачи постоянно возрастает на величину, указанную для данной поверхности. Подобным образом определяются и цифры по набору примеров, которые рекомендуются для составления проекта (каталоги тепловых мостов).
Воздействие мебели, которая препятствует теплопередаче на определенных поверхностях, при отсутствии прочих показателей можно учитывать. уменьшая приведенные в приложении коэффициенты теплопередачи на 30-50%.
Обогреватели, а также вмонтированные излучающие калориферы или воздействие принудительной вентиляции можно принимать во внимание с увеличенным показателем коэффициента теплопередачи.
• В процессе проверки условий распределения температуры и уровня влажности внутри конструкции характеристики внутреннего воздуха - при отсутствии другой договоренности или требований, которые отличаются по иным причинам, учитывают в соответствии с таблицей 1.4 и приложением к Стандарту. Приведенный в приложении показатель t, соответствует нормативной внутренней (суммарной) температуре. По ней - в соответствии с приложением - следует рассчитывать температуру воздуха tin].
Характеристики состояния внешнего воздуха, которые следует учитывать при расчетах, а также данные, связанные с климатическими факторами, содержатся в приложении к Стандарту.
Под квалификацией помещений и застекленных поверхностей в соответствии с ориентаций подразумевается следующее:
Таблица 1 2
Эквивалентное теплопроводное сопротивление воздушных слоев в зимний период (Rm2K/W)
Разновидность воздушного слоя Формирование поверхности воздушного слоя Толщина воздуш-ного слоя, мм Направление теплового потока
горизонтальный снизу вверх сверху вниз
обычный 1 0 035 0,035 0 35
5 011 011 0,11
10 0,15 0,13 0,15
Невентили 20 017 0,14 0,20
руемый или слабо- 50 0,17 0,14 0,21
отража- 1 0 07 0,07 0,07
вентили-
руемый ющий 5 0,22 0,22 0,22
10 0 30 0,25 0,30
20 0,35 0,28 0,40
50 0,35 0,28 0,42
обычный 1 0,017 0,017 0,017
5 0,05 0,05 0,05
10 0,07 0,06 0,07
20 0,08 0,07 0,10
Средне вентили- 50 0,08 0,07 010
отража- 1 0,035 0,035 0,035
руемый
ющий 5 010 0,10 0,10
10 0,14 0,12 0,14
20 016 0,14 0 20
50 0,16 0,14 0,20
СЕВЕР
Таблица 1.3
Показатели, которые можно учитывать при расчетах коэффициента теплопередачи
Разновидность сопряжения в конструкции Одно ребро сопряжения (L) Два сопрягающихся ребра (Т)
Разновидность теплового моста Коэффициент теплопередачи вдоль линии kl-WZ(M-K)
Обычно вдоль периметра проемов 0,15 —
Вдоль периметра проемов, когда конструкция коробки находится в плоскости теплоизолирующего слоя 0
Угловое ребро в конструкции кирпичной кладки 0,10 —
С внешней стороны, угловое ребро теплоизолированной конструкции 0.15 —
Кирпичная кладка, сопряжение Т внешней и внутренней стены 0 06 0,12
С внешней стороны теплоизолированной конструкции, сопряжение Т внешней и внутренней стены 0,03 0,06
Кирпичная кладка, сопряжение перекрытия и внешней стены (теплоизолированный венок) 0.15 0,30
С внешней стороны, сопряжение теплоизолированной внешней стены и перекрытия 0 03 0,06
Сопряжение карниза, аттика 0 20 —
Сопряжение балконной плиты, лоджии с боковой стеной 0.25 0,50
У прочих тепловых мостов, когда план горизонталей внешней конструкции - прерывается на полосе уже 10 см, к, = 0,25 к, а если он - прерывается на полосе шире 10 см, kt = 0,5 - к .
где к является коэффициентом теплопередачи, вычисленным для первоначального плана горизонталей
Рис. 1.36. Секторы ориентирования относительно инсоляции и ориентации здания
а) Северная ориентация - когда нормаль застекленной фасадной стены находится в пределах: 3-15°-С и С-75°-В, или при любой ориентации, если застекленная фасадная стена при этом находится в тени
Ь) Если застекленная стена не находится в тени
Восточная (и западная) ориентация -когда нормаль застекленной фасадной стены находится в пределах: С-75°-В и В-30°-Ю (или Ю-60°-3 и 3-15°-С).
с) Юго-восточная (и юго-западная) ориентация - когда нормаль застекленной фасадной стены находится в пределах: В-30 -Ю и В-75с'-Ю (или Ю-15°-3 и Ю-60°-3).
б) Южная ориентация - когда нормаль застекленной фасадной стены находится в пределах: В-75°-Ю и В-15°-3.
Проем во внешней стене считается находящимся в затененной области, когда в пределах угла, нарисованного в плоскости, лежащей горизонтально по отношению к нормали проема, верхний контур, карниз, конек крыши видны под углом более 25°(угол отмеряется от нормали фасада в вертикальной плоскости.
Горизонтальные пределы угла:
- при южной ориентации - 30° по обе стороны от нормали фасадной стены,
- при юго-восточной и юго-западной ориентации - нормаль фасадной стены и 45° от нее в южном направлении
Таблица 1.4
Внутренняя температура и относительная влажность воздуха необходимые для теплотехнических расчетов стен здания в зимний период
Строения (в соответствии с назначением) и их помещения Vе Ф,%
Жилые здания
Вход 12 50
Вестибюль 12 50
Прихожая 16 50
Ванная, душевая 24 75
Гараж 10 50
Холл 20 65
Кухня 16 75
Жилая комната 20 65
Спальня 18 65
Детская 20 65
Гардеробная 16 50
Кабинет 20 50
Лестничная клетка 12 50
Умывальник 20 65
Прачечная 12 90
Раздевалка при ванной 22 75
Кладовая для продуктов 18 50
Торговый зал 18 50
Жилой дом из стеновых элементов YTONG, при тонком облицовочном слое такое строение отвечает основным теплотехническим требованиям
- при восточной и южной ориентации -нормаль фасадной стены и 60° от нее в южном направлении.
При определении пределов угла допускается погрешность в 20%. Причиной частичной инсоляции является тень, которую отбрасывают собственные части здания. Проем считается частично освещенным солнцем, если на внешней стене имеются архитектурные детали (лоджия, балкон, карниз, арка), которые отбрасывают тень на анализируемый проем (даже если они относятся к другому помещению).
Проем считается полностью освещенным солнцем, если на внешней стене нет архитектурных деталей, которые отбрасывают тень на застекленную поверхность. К этой категории относятся помещения, расположенные за внешней стеной, на которой имеются окна или французский балкон (рис. 1.36).
Установку и ориентацию застекленных поверхностей следует проводить на основе всего вышеизложенного. Анализируемая поверхность не будет затенена, если в данном пространственном углу нет строений или рельефных образований.
Если анализируемая поверхность находится в тени, которую отбрасывает строение или образование рельефа, тогда ее следует рассматривать как ориентированную на север.
Рекомендуется принимать во внимание эффект частичной затененности (например, на основании таблиц углов тени или диаграмм эклиптики Солнца).
Последствия возможной дальнейшей застройки можно учитывать на основании особенностей рельефа, нормативов, касающихся данного пояса, проектов благоустройства.
Аккумуляция тепла
- В качестве теплоизолирующей можно рассматривать всю массу конструкций внешних стен и половину массы внутренних перегораживающих конструкций, с учетом ограничений и дополнений, изложенных в нижеследующих пунктах.
- Из масс, о которых шла речь выше, нельзя принимать во внимание те части, которые отделяются от помещения слоем (слоями) с термическим сопротивлением R > 0,15 m2K/W. В данное термическое сопротивление следует также включать изолирующий эффект встроенной или прочно зафиксированной мебели.
- В том случае, когда речь идет о материалах не на силикатной основе (например, дерево, металл), можно учитывать показатель теплоаккумулирующей массы, который умножается на коэффициент с/0,8, где с -удельная теплоемкость в единице измерения кдж/кгК.
- Теплоаккумулирующая масса помещений характеризуется планом горизонталей, суммой теплоаккумулирующих масс сплошных внешних и внутренних стен, которые рассчитываются, как было описано выше. Ее можно выразить по формуле
М = S Aj -mtj , j
где А, - поверхность некоторых перегородок, измеряемая в м2,
mtj - масса стены, приходящаяся на единицу поверхности некоторых поверхностей, она измеряется в кг/м2.
Удельная теплоаккумулирующая масса помещения - это теплоаккумулирующая масса, которая приходится на единицу поверхности абсолютно прозрачного проема (с фактором солнца 1), равного застекленным конструкциям помещения:
mh= -А-- , h fVNi
где:
М - теплоаккумулирующая масса, выраженная в кг и рассчитанная, как было описано выше;
At| - прозрачная стеклянная поверхность некоторых внешних застекленных конструкций помещения, выраженная в м2;
Mi - фактор солнца этих застекленных конструкций.
При определении величины фактора солнца следует учитывать возможное использование сочетаемого (подвижного) навеса в «открытом» (например, зимой в дневное время) или «закрытом» состоянии (например, летом в дневное время) - в зависимости от задачи на данный момент.
Уровень влажности, условные обозначения
Допустимый уровень влажности - это максимальный уровень влажности, выше которого физические и/или химические характеристики строительных материалов, конструкций здания (теплопроводность, твердость, устойчивость и проч.) изменяются в такой степени, что это затрудняет их использование по назначению. Условное обозначение уровня влажности слт.
Допустимый уровень влажности учитывается на основании сертификатов, представленных производителем. При отсутствии таких данных можно воспользоваться таблицей 5 и информационными данными Приложения по стандартам.
Начальный уровень влажности - это такой уровень влажности, который при эксплуатации наблюдается в конструкции или в ее слоях. Условное обозначение cuk. Информационные данные содержатся в приложении по стандартам.
Уравновешивающее распределение влажности - это такое распределение влажности, которое можно обеспечить для частичного распределения давления водяных паров, определяемого на основании стационарных условий измерения.
При определении частичного распределения давления слой воздуха в конструкции, волокнистый либо иной материал, внутри которого образуются потоки конвекционного пара, следует рассматривать как нулевое пародиффузионное сопротивление.
В процессе определения частичного распределения давления внешнее и внутреннее сопротивление диффузии пара учитываются как нулевые.
Допустимый показатель относительной влажности воздуха - относительная влажность (имеющая место в пограничном слое вдоль внутренних поверхностей охлаждающихся ограждающих конструкций), при которой в поверхностном слое начинается процесс капиллярной конденсации. Ее условное обозначение фкк.
Условные обозначения (единицы измерения): а - коэффициент температуропроводности
(м2/сек)
b - коэффициент теплопоглощения, когда во времени происходит внезапное тепловое действие (дж/м2Ксек1/2)
с - теплоемкость (кдж/кгК)
Дс - количество пара (дж/м3), которое переносится потоком вентилирующего воздуха 1 M3/h
d - толщина слоя (м)
g - плотность потока пара (g/s) при диффузии пара в конструкции
к - коэффициент теплопередачи (вт/м2К) плотных конструкций, которые можно охарактеризовать планом горизонталей и который вычисляется с помощью характеристик материала, связанных с условиями монтажа
кд - суммарный коэффициент теплопередачи (вт/м2К), включающий эффект теплового моста плотного элемента конструкции
к, - коэффициент теплопередачи (вт/мК) вдоль линии
kun - «дневной» коэффициент теплопередачи (вт/м2К) застекленных конструкций (без учета воздействия дополнительных затеняющих устройств и количества солнечного излучения)
кий - «ночной» коэффициент теплопередачи (вт/м2К) застекленных конструкций, с учетом воздействия дополнительных затеняющих устройств
ku - средний коэффициент теплопередачи (вт/м2К) застекленных конструкций (средний показатель пропорционального распределения во времени - «дневной + ночной»)
ks - эквивалентный коэффициент теплопередачи (вт/м2К) застекленных конструкций с учетом инсоляции
I - длина (м)
m - масса (кг/м2), приходящаяся на единицу поверхности ограждающих конструкций
mt- масса (кг/м2), приходящаяся на единицу поверхности ограждающих конструкций, которую необходимо учитывать с точки зрения теплоаккумуляции
п - показатель воздухообмена (м3/м3б)
Железобетонные стены и перекрытие сами по себе соответствуют лишь части стандартных теплотехнических требований. Чтобы получить необходимое сечение, их необходимо дополнить теплоизолирующим слоем
р - давление, парциальное давление (Па) q - плотность теплового потока (вт/м2);
удельное (внутреннее) тепловое напряжение (вт/м3)
t - температура (°C)
А - поверхность (м2)
С, - корректирующий коэффициент (для энергетического расчета)
К - корректирующий коэффициент (для теплопоглощения пола)
L - воздушный поток в объеме (м3/И);
удельный... (м3/б, чел.)
М - масса (кг)
N - фактор солнца
О - тепловой поток (вт)
R - термическое сопротивление (м2К/вт)
Rv - сопротивление проникновению водяных паров (м2сек Па/кг)
S - коэффициент прибыли
V - объем (м3); удельный... (м3/чел.)
W - образование влаги (g/h)
Z - геодезическая разность уровней
а - коэффициент теплопередачи (вт/м2К)
5 - коэффициент проникновения водяных паров (кг/м сек Па)
е - коэффициент поверхностного излучения (эмиссионный)
ф - относительная влажность воздуха (%) ф№- пороговый коэффициент относительной влажности воздуха, относящейся к поверхностной капиллярной конденсации (%)
к - корректирующий коэффициент
X - коэффициент теплопроводности (вт/ мК)
ХЬе - коэффициент теплопроводности в стационарном состоянии (вт/мК)
^-эквивалентный показатель коэффициента теплопроводности (вт/мК)
со - влажность (%)
сит - допустимая влажность (%)
cuk - начальная влажность (%)
ojc - сбалансированная влажность (%) р - плотность (кг/мЗ)
- корректирующий коэффициент
0-температура, измеренная по собственной шкале
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 «Ь». Исходя из этого, выделяют следующие типы пола:
теплый пол: b < 0,700,
полутеплый пол: 0,700 < b > 0,840, холодный пол: b > 0,840.
Расчет коэффициента теплопоглощения полов можно осуществлять по таблице 1.6 способом. указанным в приложении по стандарту.
- Требования по тепловосприятию, связанные с качеством полов, сводятся к следующему:
а) жилые помещения, больничные палаты, ясли, детские сады и прочие помещения, к которым предъявляются высокие теплотехнические требования, - теплые полы;
Ь) офисы, театры и т. д„ а также предприятия, где сотрудники в течение долгого времени находятся на одном месте, - по крайней мере, полутеплые полы;
с) подсобные помещения, промышленные предприятия, склады и проч, - допускаются холодные полы.
- Основой оценки тепловосприятия полов с подогревом в зимний период служит поверхностная температура подогреваемой конструкции. Возникновение нежелательного тепловосприятия в летний период можно исключить с помощью коврового покрытия, которое будет использоваться только в жаркий сезон.
Защита ограждающих конструкций в зимний период
- В помещениях, предназначенных для продолжительного пребывания людей, конструкции перекрытий, которые снизу соприкасаются с внешней воздушной средой, следует облицовывать так, чтобы средняя температура пола на них была не более чем на 2,5 К ниже нормативной температуры внутри помещения.
- В помещениях, предназначенных для продолжительного пребывания людей, конструкции внешних ограждений и проемов следует облицовывать так, чтобы средняя температура всех поверхностей, покрывающих помещение, была не более чем на 2,5 К ниже нормативной температуры внутри помещения, а при наличии нескольких охлаждающихся поверхностей и/или большой пропорции застекленных поверхностей разница между фактической температурой воздуха внутри помещения и нормативной внутренней температурой должна соответствовать стандартом показателям (с учетом количества охлаждающихся поверхностей и пропорции застекленных поверхностей).
Рис. 1.37. Для конструкции пола, соприкасающейся с грунтом, необходимо сделать теплоизоляцию в виде полосы шириной 1 м, которая проходит вдоль внешнего периметра здания
а) с теплоизоляцией только под полом; Ь) с внешней теплоизоляцией цоколя (без указания изоляции от почвенной влаги и изоляции от атмосферных осадков)
Z(m)
0,51-1,0
0,21-0,50
- 0,3 + 0,20
R m2 K/W 1,3 1,0 0,7 0,4
Z = разница между нижним уровнем пола и геодезической высотой уровня местности (под нижним уровнем пола следует понимать нижнюю плоскость самого нижнего слоя, коэффициент теплопроводности этого слоя меньше коэффициента теплопроводности почвы)
а) Средняя температура поверхности конструкции пола, уложенного на грунт,
должна соответствовать цифрам, указанным в приложении к стандарту (таблица 1.6).
Ь) При определении средней температуры поверхности плотной ограждающей конструкции следует учитывать суммарный коэффициент теплопроводности, который отражает также действие тепловых мостов
А • £ k + S Ij к.
а также применяемые для определения количества необходимого тепла показатели внутренней и внешней температуры.
с) При определении средней температуры поверхности конструкции проемов следует учитывать «дневной» трансмиссионный коэффициент теплопередачи (кйг1), а также применяемые для определения количества необходимого тепла показатели температуры воздуха внутри и снаружи помещения.
d) Учитывая действие теплового моста (например, когда речь идет о ребрах), необходимо следить, чтобы по ошибке его
не учли несколько раз, но и не учитывать его вообще также нельзя.
- В случаях с жилыми и общественными помещениями, предназначенными для длительного пребывания людей, в конструкции попа, уложенного на почву, полоса шириной в 1 м, пролегающая вдоль периметра здания, укладывается в соответствии с
планом горизонталей, при этом термическое сопротивление должно соответствовать показателям приложения к Стандарту (рис. 1.37-1.38).
- Конструкцию стен, внешняя поверхность которых соприкасается с грунтом, а часть возвышается над уровнем рельефа, с точки зрения требований по тепловоспри-ятию следует оценивать так же, как внешние стены.
- К внешним стенам, которые целиком располагаются под уровнем рельефа, особые требования по тепловосприятию не предъявляются.
Температура помещений в летний период
- Помещения, предназначенные для длительного пребывания людей в летний период, с точки зрения внутренних температурных условий считаются пригодными для эксплуатации, если в них соблюдаются все
следующие условия:
а) внутренняя температурная нагрузка, в течение длительного времени приходящаяся на объем помещения, составляет qi < 10 вт/м3,
Ь) объем помещения, приходящийся на одного человека, составляет V > 15 м3,
с) удельная теплоаккумулирующая масса (mt), выраженная в кг/м2, в данном случае
Рис. 1.38. Направление теплопередачи относительно единицы длины контура пола здания (см. также таблицу 1.12)
Таблица 1.5
Допустимое относительное содержание испарений и влаги в сечении конструкции
Наименование Допустимая влажность (%) Масса 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
должна составлять не меньше следующих показателей:
Вентиляция Ориентирование застекленных поверхностей
на север прочие стороны
неинтенсивная 2500 4000
интенсивная 1500 3000
- Вентиляция помещения считается интенсивной, если в соответствии с предназначением помещения и способом его использования имеется возможность (с точки зрения принципа работы окна, имущественной безопасности, загрязнения среды и шума) длительное время, включая ночные часы и раннее утро, держать окно открытым или если каким-то иным путем можно обеспечить показатель воздухооб
мена в помещении ночью и на рассвете на уровне п > 3.
- Если какое-то из перечисленных условий не соблюдается, то соответствие нормативам по тепловосприятию необходимо доказать подробными расчетами. Информация о подробных расчетах содержится в приложении к Стандарту.
t-tp Разница между температурами
(внутренняя температура - температура пола)
Таблица 1.6
Приблизительные показатели поверхностной температуры пола, уложенного на грунт (для контрольных расчетов тепловосприятия)
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 1.5 и в приложении к Стандарту.
- 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.
- Цель первого этапа контроля состоит в определении сбалансированной влажности, его целесообразно проводить в комбинации с конструированием.
Расчеты характеристики состояния внешней воздушной среды следует составлять:
а) при проверке ограждающих конструкций отапливаемых помещений
te = - 2 °C, фе = 90%,
Ь) для перекрытия над подвалом
te = +5 °C, фе = 75%,
с) для измерения в летний период диффузии пара, возникающей в ограждающих конструкциях помещений, которые в течение долгого времени (несколько недель) охлаждаются до температуры ниже +10 °C и соприкасаются с внешним пространством или с неотапливаемыми помещениями,
te = 22 °C, фе = 60%,
d) в остальных случаях можно руководствоваться показателями, которые даются в приложении к Стандарту. Конструкция считается соответствующей нормам, если:
а) парциальное давление на всех участках меньше коэффициента насыщения,
Ь) относительная влажность ни в одном из слоев не превышает предельно допустимый показатель влажности, а также
с) первоначальная влажность (cuk) меньше, чем сорбционная насыщенная влажность (cos).
- Если конструкция характеризуется не одномерным потоком водяного пара (напри
мер. при теплых однослойных крышах), то частичное распределение давления учитывается на основании конструктивного решения, определяющего картину многомерного потока (например, система выветривания испарений вдоль линии или точечная).
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 е помещении и т. д.) нет необходимости в большем количестве воздуха, нормативный показатель воздухообмена устанавливается по балансу влажности данного помещения.
- Для жилых комнат, общественных помещений и помещений, предназначенных для пребывания людей, подробные расчеты можно не проводить, если их поверхности имеют обычную обработку, а кроме того:
а) на самых неблагоприятных участках ограждающих конструкций температура внутренней поверхности, измеряемая по собственной шкале, составляет не менее 0,65, а
Многоэтажный дом, построенный из стройматериалов фирмы LEIER HABISOL, элементы стен полностью соответствуют теплотехническим требованиям
Ь) расчетный показатель воздухообмена (с обеспеченным покрытием теплотворной способности) - не менее 25 мЗ/б/чел.
Для помещений, где большие нагрузки по влажности возникают лишь периодически (в т. ч. кухни, ванные), можно не проводить подробных расчетов, если их ограждающие конструкции сделаны из водостойких материалов или если их поверхности обработаны такими материалами.
Таблица 1.7
Разница температур удельного теплового потока в единице обогреваемого объема здания
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 1.7, и величину, которую мы в зависимости от предназначения здания можем найти в пропорции охлаждающаяся поверхность/обогреваемый объем.
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.
-Для плотных (не пропускающих излучение) ограждающих конструкций трансмиссионный тепловой поток рассчитывается без суммарного коэффициента теплопередачи Е,.
Если ограждающая конструкция отделяет обогреваемое пространство от неотапливаемых помещений, коэффициент теплопередачи умножается на коэффициент
где:
tj - температура воздуха в обогреваемом помещении,
tx - температура необогреваемого пространства,
te - расчетная внешняя температура.
- Для застекленных конструкций сумму трансмиссионного и солнечного теплового потока можно рассчитать с помощью эквивалентного коэффициента теплопередачи (кЕ), если удельная теплоаккумулирующая масса помещения (тб) составляет не меньше 2000 кг/м2.
Удельный тепловой поток, приходящийся на единицу объема Qm (вт/м3К)
▲
0,50--
Общая поверхность ограждающих конструкций здания (внутренние поверхности) ХА / ГЛ2
Обогреваемый объем здания V ' ГЛ3
(объем обогреваемого воздуха)
Таблица 1.8
Дневной и ночной коэффициенты теплопередачи застекленных конструкций
kun
окно ОКНО + шторы ОКНО + жалюзи окно + шторы + жалюзи ОКНО + жалюзи с теплоизоляцией
Двойное застекление 3,0 2,2 1,9 1,5 0,5
Двойное застекление 28 2,1 82 1,45 0,49
Тройное застекление 2,2 1,74 1,54 1,27 0,47
Специальное застекление 1,8 1,48 1,34 1,13 0,45
Таблица 1.9.
Коэффициенты солнечной радиации
Ориентирование ю ЮВ, ЮЗ в.з СВ, сз С или с затенением
Незатененная поверхность 3,5 2,4 1,9 1,4 1,0
Частично затененная поверхность 2,2 1,7 1,1 1,0 1,0
Примечание: Если застекленная поверхность периодически оказывается в отбрасываемой тени, расчеты можно проводить также с измененным коэффициентом
Я , где Я - средний показатель интенсивности солнечной радиации, приходящейся на поверхность данной ориентации в период с 1 ноября по 31 марта; Д - расчет затененности, выведенный по данным геометрическим условиям или сделанный путем расчета фактически приходящегося на поверхность среднего показателя интенсивности солнечной радиации е период с 1 ноября по 31 марта. Определение тени следует проводить по одному характерному дню
Таблица 1.10
Величины фактора солнца для различных комбинаций застекления и затенения
Тип Без затенения Внутренние венецианские жалюзи (горизонтальные 45° или внутренние шторы) Внешние венецианские жалюзи (горизонтальные 45°) Внешние затеняющие жалюзи (горизонтальные 17°) Внешние брезентовые козырьки
светлые средние темные светлые средние или темные средние темные светлые средние или темные
Обычное стекло 11,о 0,56 0,65 0,75 0,15 0,13 0,22 0,15 0,20 0,25
листовое стекло толщиной 6 мм 00,94 0,56 0,65 0,74 0,14 0,12 0,21 0,14 0,19 0,24
Абсорбирующее 40—48% абсор. 00,80 0,56 0,62 0,72 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20
48-56% абсор. 00,73 0,53 0,59 0,62 0,11 0,10 0,10 0,11 0,15 0,16
56-70% абсор. 00,62 0,51 0,54 0,56 0,10 0,10 0,14 0,10 0,12 0,16
Обычное стекло Листовое стекло 0,90 0,54 0,61 0,67 0,14 0,12 0,20 0,14 0,18 0,22
6 мм 0,80 0,52 0,59 0,65 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20
Двойное застекление Снаружи - 48-56% абсор., внутри -обычное стекло Снаружи - 48-56% абсор., внутри - 0,520 0,36 0,39 0,43 0,10 0,10 0,11 0,10 0,10 0,13
листовое стекло 0,50 0,36 0,39 0,43 0,10 0,10 0,11 0,10 0.10 0.12
Тройное Обычное стекло 00,83 0,48 0,56 0,64 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20
застекление Листовое стекло 00,69 0,47 0,52 0,57 0,10 0,10 0,15 0,10 0,14 0,17
Таблица 1.11
Возможный максимум среднего коэффициента теплопередачи конструкций, ограждающих обогреваемый объем
С теплотехнической точки зрения удельная поверхность массы здания, которому придается «динамичный» вид, гораздо хуже, чем у строения, имеющего в плане прямоугольную форму
Средний коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций здания km (вт/м2К)
Общая поверхность ограждающих конструкций здания (внутренние поверхности) SA / гп2'
Обогреваемый объем здания V ' гл3'
(объем обогреваемого воздуха)
- При отсутствии вышеуказанного условия тепловой поток для поверхности застекленных конструкций
А = -И1”- А " 2000
рассчитывается с помощью эквивалентного коэффициента теплопередачи, а для остальной поверхности
A = AU-An
с помощью первоначального трансмиссионного коэффициента теплопередачи. Если в помещении имеется несколько одинаковых с точки зрения теплотехнического качества застекленных конструкций, их рассматрива ют вместе как единую конструкцию
Эквивалентный коэффициент теплопередачи застекленных конструкций, который выражает и потерянное, и полученное тепло, рассчитывается с помощью зависимости
ks = ku-S N- .
где «кц» - коэффициент трансмиссионной теплопередачи застекленной конструкции «S» - коэффициент получения, «1\1» - фактор солнца, «А!» - поверхность застекления. «Аи» - полная поверхность проема (вместе с коробкой и створкой). Величина «ks» может быть и отрицательной. При использовании подвижной теплоизолирующей затеняющей конструкции «ки» - пропорционально распределенный во времени «дневной» (kJ и «ночной» (kJ средний показатель Цифровые величины коэффициентов теплопередачи, получения и фактора солнца содержатся в таблицах 1.8,1.9 и 1.10.
Соблюдение условий трансмиссионного и солнечного теплового потока в застекленных поверхностях достаточно проверить по помещениям основного назначения, в том числе и для некоторых характерных случаев (например, местоположение в середине ряда и в углу)
Обязательное условие для единицы обогреваемого объема здания соблюдается, если средний коэффициент теплопередачи конструкции, которая закрывает обогреваемый объем, не превышает показателей, приведенных в таблице 1.11.
Данные для оценки теплопередачи вдоль линии содержатся в таблице 1.3, а для оценки теплопотери конструкций, соприкасающихся с почвой, - в таблицах 1 12 и 1.13.
1.7. 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.
Таблица 1.12
Коэффициент теплопередачи относительно единицы длины контура пола здания (см. также схему 1.13)
Разница между высотой уровня пола и уровня почвы z (м) Термическое сопротивление конструкции полай = (м2 К/вт)
С изоляцией 0,20-0,35 0,40-0,55 0,60-0,75 0,80- 1,00 1,05- 1,50 1,55- 2,00 2,05- 3,00
-6,00 0 0 0 0 0 0 0 0
-6,00...-4 05 0,20 0,20 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
-4,00...-2 55 0,40 0 40 0 35 0,35 0,35 0 35 0,30 0,30
-2,50. ..-1,85 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,50 0,45 0,40
-1,80...-1,25 0,80 0,70 0,70 0,65 0,60 0,60 0,55 0,45
-1,20...-0,75 1,00 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,55
-0,70 .-0 45 1,20 1,05 1 00 0,95 0 90 0,80 0,75 0,65
-0,40. 0 25 1,40 1 20 1 10 1,05 1 00 0,90 0 80 0,70
0,20.. +0 20 1,75 145 1 35 1,25 1,15 1,05 0,95 0,85
0,25...0 40 2,10 1,70 1,55 1,45 1,30 1,20 1,05 0,95
0,45...1,00 2,35 1,90 1,70 1,55 1,45 1,30 1,15 1,00
1,05...1,50 2,55 2,05 1,85 1,70 1,55 1,40 1,25 1,10
Таблица 1 13
Эквивалентные коэффициенты теплопроводности пола уложенного на грунт (см также схему 1.37)
Эквивалентный коэффициент теплопередачи ке (вт/м2-К)
0 01
0,2 0,3 0 4 0 5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Rsz: конструкция пола у которого изоляция края соответствует стандарту
В пакет проектной документации входят проекты формы, конструкций здания и - не в последнюю очередь - подробный теплотехнический проект, однако для 30-50% здании 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.
Периметр пола, уложенного на почву _ к ,гп г Площадь пола, уложенного на почву А 'т27
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.
%?
Реликт энергоб^ежентГдоживйий 'До 'наших* дней. Крыша из камыша - лучшийдцид тепп..из 1 ляции как летомг.тами зимои ж»
Биокрыша: независимо от формы (плоской или скатной) и зимой, и петом она обеспечивает здоровый микроклимат в располагающихся под ней закрытых помещениях
Пристроенный к одноэтажному зданию зимний сад, это наполненное солнечным светом пространство, - прекрасный образец здорового дома, где теплопотери в зимний период значительно снижаются благодаря зимнему саду, в то же время осенью и зимой он помогает хозяевам регулировать температуру внутреннего пространства.
мансардой - в силу своей
Семейный особняк с геометрической формы - наиболее удачное архитектурное решение с точки зрения энергозатрат (и затрат на строительство). Специфика домов, изображенных на фотографиях, состоит в системе теплоизоляции внешних стен, которая дополняв ся светлой окраской стен. С точки зрения внутреннего микроклимата значение теплоизоляции не вызывает сомнений, в то же время светлая поверхность стен - в отличие от темных тонов - в солнечную погоду летом снижает температуру их поверхности почти на 30%
Двухэтажный и одноэтажный особняк с мансардой: двойные внешние ствны обеспечивают хорошую теплоизоляцию Облицованные кирпичом-сырцом несущие стены хорошо выдерживают нагрузки, в то время как система теплоизоляции с вент ляционным воздушным зазором зимой и летом улучшает климатическую эффективность ограждающих конструкций на 50-70%
Для обогрева коттеджа с мансардой требуется не так уж много энергии. Экономия обеспечивается за счет хорошей теплоизоляции стен и чердачного помещения и рационального использования внутреннего пространства
- *’?*? o'
. миг •.* ' • «
Из этого следует, что, раз не требуется обязательного представления проекта строительных работ, не будет составлен и комплексный проект, в котором подробно решаются все технические проблемы, в том числе и те, которые связаны с теплозащитой. Еще один «недостаток» упомянутого постановления заключается в том, что теплотехнические расчеты прилагаются к разрешению в одном экземпляре, и нигде не говорится, что в момент объявления начала строительных работ или в момент выдачи разрешения на их начало подрядчик должен знать о существовании таких расчетов или должен быть знаком с основными теплотехническими требованиями. Не следует забывать, что подрядчик заинтересован в том, чтобы рентабельным было строительство, а не в том, чтобы выполнялись условия рентабельной эксплуатации здания. Последний момент, кстати, выявляется лишь лет через 50 после сдачи в техническую эксплуатацию, и еще не известно, как дом сдаст этот «экзамен». Часто «противником» соблюдения теплотехнических норм при строительстве становится инженер-статик, отвечающий за прочность конструкций здания. Внимание к вопросам энергосбережения в деталях он рассматривает как излишнюю сложность, как «заговор против прочности». В худшем случае он может даже превратиться в жертву подрядчика, который мыслит так же «рационально».
Подводя итог вышесказанному, следует заметить, что если бы теплотехнические нормы были строже, чем те, которые действуют сегодня, если бы их всегда последовательно и полностью соблюдали все строители и того же требовали от других, если бы проектировщики продуманно составляли энергетические расчеты, даже в этом случае неточности при исполнении работ и недостатки, к которым это приводит, вызывали бы значительные проблемы в плане теплозащиты.
Большое количество застекленных ловерхностей, конечно, улучшает эстетический вид здания, но ухудшает его теплотехнические качества
Проблемы теплозащиты
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.
Рис. 1.39. Быстрое старение конструкции крыш в домах старой застройки наглядно свидетельствует о недостаточном знании строительной физики а) зимой на непроветриваемом чердаке большое количество диффундирующих через перекрытие испарений выпадает на нижней плоскости поверхности крыши, что приводит к преждевременному гниению планок и стропил, влага от испарений становится причиной протечек на перекрытии; Ь) верхний теплозащитный и вентилирующий воздушный слой препятствует конденсации пара, при этом изменяется в лучшую сторону микроклимат внутри дома (образец с обустроенным чердаком)
+ .+.+. +
-) + + +
+ Н- +.+ +.+.+,+.+. т,т.+. + .-Е,т-,+
V4
Рис. 1 40. Неправильно уложенная или неправильно выведенная изоляционная пленка для кровли будет загрязнять фасадную стену и даже может стать причиной ее промерзания
Ь)
Рис. 1.42. Наибольшую опасность представляют тепловые мосты
а) перегрев внутреннего пространства летом; Ь) зимой в критических точках снег тает раньше; с) ночью образовавшаяся днем «лужица» снова замерзает и разрывает изоляцию кровли, образуются сосульки, желоба отрываются, потом, когда температура снова повышается, лед тает, н на этом участке здания возникают преждевременные протечки, а внутри помещения появляется плесень
Рис. 1.43. Невозможно «частично улучшить» теплотехническое состояние здания, это может даже нанести ему вред. В приведенном нами примере край балкона (или подвесной галереи), примыкающий к стене, и сама конструкция консоли в одной точке формируют охлаждающийся участок: в нижнем и верхнем углах помещения образуется тепловой мост, происходит конденсация пара и усиленное перемещение теплового потока
Рис. 1.44. На внешних стенах здания в трещинах окон (если их тщательно не заделывают) возникает нежелательный воздушный поток, зимой происходит быстрое охлаждение, а летом - нагрев
1. - отсутствие уплотнителя на открывающейся створке или плохая подгонка окна приводят к тому, что оно плохо закрывается; 2. - при плохой установке коробки соединение «коробка-стена» будет иметь дефекты; 3. - плохо установленное стекло вызывает не только движение воздушного потока, вода атмосферных осадков попадает в канавку, что приводит к преждевременному разрушению конструкции
Рис. 1.41. Недостаточная гидроизоляция стен подвала от почвенной влаги или отсутствие изоляции приводит к их преждевременному разрушению и ухудшает теплоизолирующие свойства стены
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.
Таким образом, плохо выполненные теплоизоляционные работы прямо или косвенно могут привести к теплотехническим последствиям, связанным с:
Жилой особняк с армированным каркасом в евролейской архитектуре рубежа тысячелетий. Большие стеклянные поверхности требуют тщательного проведения теплотехнических работ и больших капиталовложений
- защитой здания,
- охраной здоровья,
- энергетическими проблемами
Такие неблагоприятные явления, естественно воздействуют и на тех, кто живет или работает в доме, они могут сокращать срок службы строений и их конструкций, ухудшают эффективность теплозащиты зданий.
Разумеется, трудно перечислить все часто возникающие в процессе строительных работ проблемы, которые приводят к теплотехническим дефектам но наиболее часто встречающиеся причины мы все же назовем, это:
-дефекты, вызываемые влажностью,
- дефекты, возникающие из-за нарушения воздухонепроницаемости,
- возникновение тепловых мостов.
Самый большой враг теплоизоляции -влага. Даже самая хорошая теплоизоляция теряет смысл, если мы не защищаем тепло-
Рис 1 45 Способ строительства фундамента здания и воздействующие на него влага и мороз а) неудачный пример (из-за несоответствующей глубины фундамента); Ь) правильно построенный фундамент, где надо будет решить только проблему защиты от промерзания; 1. - грунтовые воды;
2. - грунтовая влага; 3. - косой дождь; 4. - зона опасности промерзания; 5. - дефекты, вызванные промерзанием
изолирующие материалы от влаги Воздух примерно в 25 раз лучший теплоизолятор, чем вода, таким образом, если поры строительного материала заполняет вода они частично или полностью утрачивают свои теплоизолирующие свойства.
Разумеется, влага может не только нарушить теплоизоляцию, но и вызвать другие многочисленные дефекты. В домостроении обычно встречаются следующие явления, связанные с пагубным воздействием влаги:
- подъем влаги из почвы,
- промокание в результате косого дождя, - собственная влага строительных материалов, конструкций,
- воздействие влажного воздуха помещений.
Общеизвестно, что конструкции здания необходимо защищать от влаги. Сегодня для этого уже существует много соответствующих материалов и технологий, но в процессе
Рис. 1.46 На стены здания и его фундамент воздействуют метеорологические факторы, защищаться от которых помогают правильно подобранные материалы, а также гидро- и теплоизоляция 1. - зона опасности промерзания; 2. - безопасная зона; 3. - отапливаемое внутреннее пространство; 4 - непромерзающий грунт и подсыпка
строительства в этом отношении допускают много нарушений Если здания - и особенно стены - не имеют соответствующей гидроизоляции, тогда
- в результате капиллярного эффекта вода из почвы, окружающей строение, по порам стройматериалов впитывается в стены и может даже подниматься на несколько метров в конструкции здания;
- вода атмосферных осадков может затекать в конструкции здания и без эффекта давления распространяться по ним, так она всасывается в стены перекрытия и прочие конструкции.
Если часть строения (подвал) достигает слоев почвенных вод, в дело вступает гидростатическое давление, т. е. под воздействием давления воды влага может проникать в конструкции.
Учитывая важность вышесказанного, можно констатировать что изоляцию, включая укладку водонепроницаемых бетона и штукатурки, можно доверять только хорошему специалисту. Небрежно выполненные гидроизолирующие конструкции, плохая изоляция не поддаются исправлению, а устранение недостатков потребует очень больших затрат.
Конструкции здания следует также защищать от атмосферных осадков, дождя, снега, росы. Крыши и фасадные стены зданий следует проектировать и строить так, чтобы атмосферные осадки не проникали во внутренние части зданий и не наносили им вреда. Одновременно с этим необходимо защищать и чувствительные к влаге строительные материалы.
Часто встречающаяся ошибка - неправильный отвод воды с крыши, а ведь одна из главных задач крыши - как скатной, так и плоской с наклонной поверхностью - отводить влагу в каналы, откуда она попадает в водосточные трубы, а затем - в канализацию.
Еще одна часто встречающаяся ошибка -неправильная защита фасадных стен от косого дождя. Косой дождь может наносить разнообразный ущерб, например:
- влага размягчает штукатурку,
- попадая на строительные материалы, вода снижает их теплоизолирующие свойства, из-за этого увеличиваются затраты на отопление, температура стен падает ниже точки росы и т. д„
- под воздействием холода и гниения разрушаются части зданий и их конструкции.
Сегодня чаще всего встречаются решения с оштукатуренной поверхностью и с применением облицовочного кирпича. В обоих случаях необходимо соблюдать предписания по приготовлению растворов и затирок, которые поступают в продажу в упакованном виде, потому что только в этом случае можно добиться эффективной гидроизоляции, переноса влаги и соответствующего сцепления.
Собственная влага зданий - это такая влага, которая попадает в конструкции здания в процессе строительства или после его завершения. Строительная влажность новых зданий возникает, потому что для сооружения частей здания необходима вода. В процессе приготовления бетона, раствора, штукатурки и пр. используется много воды, необходимой для того, чтобы начался процесс схватывания, или для увлажнения бетона. Применяемые связующие материалы - цемент, известь, гипс, клеи, краски, как правило, необходимо смешивать с водой. В здание очень часто попадает и такая влага, в которой иногда нет никакой необходимости; это происходит из-за того, что для производства и замешивания большинства строительных материалов также
нужна вода, часть строительных материалов хранят на улице. Попадающая в строительные материалы влага - в зависимости от вида материала - составляет 10-30%, а у влагоемких материалов - до 50-60 % объема. Поэтому очень важно, чтобы жильцы заселялись в дом лишь по прошествии определенного времени после завершения строительства, т. е. когда здание станет достаточно сухим. В наши дни из-за того, что строительство нередко идет с опозданием, очень часто не дожидаются завершения естественного процесса высыхания (что может составлять до 1 года), а применяют искусственную осушку. Однако следует знать, что и для этого требуется довольно много времени: недостаточно, чтобы высохла только «поверхность», т. е. штукатурка.
Все вышеизложенные проблемы лишь усугубляет вода, которая попадает в строительные материалы после их высыхания.
В жилых и общественных зданиях весьма важную роль играет соответствующий уровень воздухообмена, потому что, если конструкции здания не имеют соответствующего воздушного заслона, это приводит к большим потерям энергии. Это в первую очередь касается крыш и чердачных пространств, где строители допускают много ошибок, в результате мы ощущаем сквозняки и холод. Это может происходить по нескольким причинам:
- неправильный подбор теплоизолирующего материала, он слишком легкий или рыхлый,
- неправильное расположение теплоизоляции, наличие зазоров,
- неправильная укладки пленки в местах нахлестов и на стыках, небрежная установка окон чердачного пространства... список можно было бы продолжить.
Конечно, пропускать воздух там, где это нежелательно, могут и кирпичные стены. В ходе строительства на неоштукатуренных стенах часто можно увидеть, что значительная часть вертикальных швов не заделывается. Если на стены наносится пористая облицовка, почти наверняка можно сказать, что кирпичная кладка будет пропускать воздух.
Еще один источник проблем, связанных с проникновением воздуха внутрь строения, - неправильная установка оконных и дверных блоков. Кто из нас не сталкивался с плохо закрывающимися окнами, дверями? Причиной этого в большинстве случаев бывают не дефекты блоков, а их неправильная установка. Современные окна и двери обычно закрываются очень хорошо, если предположить, что соблюдаются правила и рекомендации по их установке (рис. 1.39-1.43).
Тепловые мосты, по сути дела, встречаются в каждом доме, они возникают по разным причинам или даже по целому комплексу причин. К их числу относятся, например, следующие:
- геометрическая форма: конструкцию данного дома ограждают непараллельные плоскости;
- неоднородность: непараллельные слои ограждающих конструкций состоят из материалов с различными коэффициентами теплопроводности;
- изменение коэффициента теплопередачи, которое возникает прежде всего из-за неравномерного затенения поверхностей, из-за преград на пути воздушного потока.
Помимо вышеперечисленного прямыми или косвенными причинами тепловых мостов могут быть дефекты в строительных работах, которые обостряют или выдвигают на первый план уже имеющиеся негативные явления. Следует стремиться к тому, чтобы во всех точках ограждающих конструкций эффект теплоизоляции был одинаковым.
Следует отметить, что не существует конструкций, которые вообще не имели бы тепловых мостов, потому что в любом месте, которое имеет не одно (однородная поверхность), а два (например, угол стены) или три измерения (например, угол стен и перекрытие), возникает неблагоприятный поток воздуха, который можно считать тепловым мостом. В таких местах правильная установка и точная подгонка конструкций - одна из важнейших задач строителя. Несоблюдение данного требования может стать причиной значительных теплотехнических дефектов.
Проблема тепловых мостов носит двойственный характер: с одной стороны, температура внутренних поверхностей будет ниже, может постоянно возникать конденсация пара, появляться плесень, гниение, коррозия, промерзание; кроме того, складывается неблагоприятная средняя температура внутренних поверхностей (тепловосприятие). С другой стороны, тепловые потоки, проходящие через тепловые мосты, обычно бывают более значительными, чем тепловые потоки, образующиеся на основном поверхностном поле ограждающей конструкции, что ухудшает тепловую защиту здания.
Сегодня в нашем распоряжении уже имеются стройматериалы один лучше другого, в том числе и теплоизолирующие материалы, к этому разнообразию следует добавить и соответствующую современную технологию. Однако от дефектов, возникающих из-за ошибок строителей, нас не могут защитить ни лучшие материалы, ни лучшие руководства по их технологическому применению. Современные методы строительства и технологии требуют большей осмотрительности, поэтому, чтобы не допускать дефектов в теплотехнической системе, которые все еще часто встречаются, сегодня (и уж тем более в будущем) все большее внимание необходимо уделять точности и аккуратности в работе (рис. 1.44-1.45).
В дальнейших разделах книги мы представим образцы домов, которые легко построить на практике - начиная от фундамента и кончая крышей. Разумеется, и в этих примерах можно найти профессиональные «недостатки», но если мы будем строить наш дом, руководствуясь ими, в 90-95% случаев хорошее качество будет обеспечено.
2. 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. 2.1—2.3).
2.1. 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.
Бровка - горизонтальный замыкающий элемент в верхней части обрамления двери или окна.
Бровка окна - проходящий над оконным проемом плоский или состоящий из отдельных секций декоративный элемент.
Глухое окно - часто применяется как деталь на фасаде для заполнения крупных плоских поверхностей. По стилю и мотивам повторяет фасадные окна или их обрамление.
Дверной наличник - раньше дверные наличники делали из камня, сегодня это плоское обрамление из штукатурки, из ленточных или из профильных элементов.
Двойная арка - чаще всего встречается в фасадных облицовках из кирпича-сырца,
имеет не только эстетическое значение, весьма важна и в конструктивном плане.
Деталь - собирательное понятие для обозначения архитектурных элементов, выступающих из обработанной поверхности. Под этим подразумевается, что детали связаны с целым точно так же, как части тела являются частями органичного единого целого.
Зубцы - ряд небольших прямоугольных, декоративных элементов, выступающих из-под венчающего карниза (из-под планки карниза).
Каблучок - выпуклый или вогнутый профильный элемент, который соединяет выступающий карниз с плоскостью стены.
Карниз -элемент, выступающий из плоскости фасада, разделяющий его, как правило, по горизонтали, в некоторых случаях - по наклонной. Предназначен для отвода атмосферных осадков и для соединения отдельных архитектурных элементов.
Карниз цоколя - карниз, которым сверху завершается цоколь.
Карнизный навес (венчающий карниз, основной карниз, опоясывающий карниз) -верхний декоративный карниз на плоскости фасадной стены, венцом опоясывающий здание, отделяет плоскости стен от крыши и препятствует попаданию на стены воды, стекающей с крыши.
Венчающий карниз состоит из трех основных частей:
- балка (архитрав),
- фриз,
- корона (планка карниза).
Квадр - облицовочный орнамент, имитирующий отесанный камень правильной формы.
Консоль - выступающая из стены каменная, металлическая, деревянная или железобетонная несущая конструкция. Она может также служить не несущим, а декоративным элементом (с меньшим сечением, которое рассчитывается с учетом ее собственного веса), в этом случае, как правило, делается из гипса.
Коробовая арка - арка, состоящая из фрагментов, с радиусами, исходящими из трех или более центров (всегда имеет более плоскую форму, чем полукруглая дуга).
Лепнина - отлитый из отдельных элементов или вылепленный вручную и установленный на место (на карниз, в секцию) гипсовый декор, как правило, на текстильной основе.
Лизена (полоса на стене) - немного выступающая из плоскости стены пилястра без капители и цоколя, разделяющий элемент здания или фасада.
Лоджия -закрытый балкон, углубленный в плоскость фасада здания.
Наличник-изготовленная из штукатурки или из кирпича (иногда из камня) полоса, рама, обрамляющая оконный проем не менее чем с трех сторон.
Обрамление проема - полоса на стене, обрамляющая стенные, оконные и дверные проемы.
Пилястр, полуколонна - выступающая из плоскости стены полоса, внутренняя сторона которой соприкасается со стеной.
Подоконник - выступающая из плоскости внешней стены нижняя горизонтальная деталь оконного проема (часто она составляет часть оконной коробки). На подоконнике делается специальный сток для отвода осадков от фасадной стены.
Поясок - делается для разделения этажей или отличающихся по отделке частей фасада, обычно опоясывает все здание. Пояски в архитектуре - украшения на здании в виде расположенные на стене профилированных выступов, они размещены на определенной высоте и опоясывают все здание.
Приемник - секция в стенном проеме, предназначенная для установки коробки дверных/оконных блоков.
Ризалит - часть здания, выступающая из его плоскости (обычно по всей высоте строения), важный элемент, подчеркивающий разделение стены, игру света и тени. Его разновидности: серединный, угловой, двойной и ступенчатый.
Сандрик - состоящий из нескольких деталей карниз, который располагается над оконным или дверным проемом.
Сечение арки - размер проема, измеренный по горизонтали.
Стенка-аттик - стена или часть стены, возведенная над плоскостью крыши.
Сток (канавка)- полоса, прорезанная на поверхности выступающих деталей фасада, карнизов, накладных камней; дождевая вода, скапливающаяся на карнизе и над ним, стекает по ней, не попадая на плоскость фасадов.
Тимпан - обрамленное карнизом треугольное поле фронтона, как правило, на здании со скатной крышей, иногда имеет форму арки. Часто встречается также над оконными и дверными проемами как составная часть обрамления
Цоколь - нижняя часть внешних стен здания, расположенная над грунтом или над уровнем тротуара, подвергается сильному разрушающему воздействию, поэтому цоколь следует делать из стойких материалов.
Шов (зазор) - щель между элементами каменной или кирпичной стены, обычно заполненная связывающим материалом. Рисунок швов может быть правильным или неправильным, ширина швов - одинаковой или различной.
Штукатурка - облицовка из улучшенного или содержащего гипс раствора, обычно наносится на обитую камышом поверхность.
Ниже мы приводим определения, которыми обозначают не детали конструкции, а теоретические понятия, названия, сочетание пропорций.
Главный фасад - самый важный фасад здания, как правило, расположенный со стороны главного входа; чаще всего (но не обязательно) он выходит на общественную территорию. В доме с атриумом роль главного фасада может выполнять и внутренняя стена.
Золотое сечение - классическая пропорция четырехугольных профилей, в которой меньший размер соотносится с большим так, как больший - с суммой этих двух размеров. В применении к фасадам - как в отношении целого, так и применительно к деталям - такое сочетание придает особенно гармоничный вид.
Канавка (углубление) - обычно прорезается специальным инструментом на поверхности свеженанесенной штукатурки (или на камне), затем шлифуется.
Натуральная отделка - применение материалов и конструкций с необработанной, естественной поверхностью.
Разбивка фасада - придание разнообразия внешним, обычно плоским поверхностям, часто при помощи конструктивных элементов, частично декоративных или декорированных.
Рустованная поверхность - стена с грубо обработанной поверхностью, обычно из камня, но встречается также и в других материалах (например, рубленое дерево), может быть выполнена и в штукатурке.
Структура - дословно - конструкция, с точки зрения обработки поверхности стен -способ обработки облицовки.
Фронтальная стена - внешняя, свободно стоящая, не имеющая кровли, как правило вертикальная поверхность, которая разделяется конструктивными, функциональными и декоративными элементами.
О видах облицовки, которая накладывается на стены, о способах ее закрепления и герметизации речь пойдет в отдельной главе.
Армированное закрепление - процесс, при котором крепежные элементы, которые удерживают закрывающий поверхность слой, в процессе строительства или на этапе отделки устанавливаются на перегородку или каркасную конструкцию.
Герметизация -заполнение швов кладки раствором.
Грунтовка - нижний слой в системе облицовочного покрытия.
Зазор в укладке (шов) - полоса шириной не менее 2 мм между керамическими или каменными элементами, плотно заполняющаяся затирочным материалом (закрытый шов), либо оставленная незаполненной (открытый шов). Распределение швов (рисунок зазоров) может быть пересекающимся по прямой (сетчатая укладка), с рисунком в виде кирпичной кладки (вязаная кладка) либо - в зависимости от формы облицовоч
ной плитки - в виде заранее разработанного орнамента.
Закрепление штукатурки (закрепление слоя-основы для облицовки) - заделка в штукатурку или в слой-основу определенных материалов (проволоки, сетки из стекловолокна), которые препятствуют появлению трещин.
Затирочные материалы - основные материалы в смесях для заполнения швов; для швов кладки это могут быть: цемент, цемент и синтетические смолы, а также вяжущие вещества на синтетических смолах; затирочные смеси либо делают на месте, либо продают в готовом виде. Для подвижных швов применяют эластичные затирки, содержащие силикон или искусственный каучук.
Клеящий раствор - находящийся под облицовочной плиткой клеящий слой толщиной не менее 20 мм, который наносится на принимающую стену с помощью зубчатой лопатки и закрепляет плитку; обычно представляет собой модифицированный различными синтетическими добавками вязкий раствор на водной основе или синтетическую смолу, состоящую из нескольких компонентов.
Количество слоев - число слоев одного и того же материала, нанесенных за один или несколько рабочих процессов.
Материалы, улучшающие сцепление -сцепляющие смеси и сцепляющие слои, которые улучшают сцепление между покрытием и основой.
Напряжение на скобках - напряжение на поверхности оболочки крепежного элемента (дюбели, металлические скобки), возникающее в ходе строительства или при последующем размещении крепления в принимающей стене, в результате действия сил растяжения, сдвига или изгиба (которые порождаются постоянными нагрузками и нагрузками метеорологического характера).
Облицовочная система - совокупность слоев штукатурки, которые- вместе с кладкой и подготовительными материалами-обеспечивают соблюдение строительных норм.
Окропление - сбрызгивание поверхности основания жидким раствором; производится для улучшения связи между облицовочной смесью (раствором) и поверхностью основания, чтобы сухая кирпичная кладка не впитывала слишком много влаги из нанесенного на нее слоя раствора.
Основание для слоя штукатурки - поверхность здания, которую необходимо заштукатурить.
Открытые швы - могут применяться в керамических, каменных и бетонных элементах, когда имеется возможность для отвода атмосферных осадков изнутри, за облицовочным слоем.
Предварительная обработка - подготовительная работа, нанесение материала, который обеспечивает прочную и долговечную связь между облицовкой и стенами.
Подвижный (дилатационный) зазор - разделяющий две конструктивные части стро
ения, предусмотренный проектом зазор, который в отдельных узлах создает возможность для смещения в разных направлениях или не препятствует ему.
Подготовка поверхности - обработка поверхности кирпичной стены в соответствии со стандартом.
Подстилающий раствор - слой цементного раствора для закрепления плитки, укладывается или растирается слоем не менее 25 мм; дает также возможность для небольшого выравнивания основания или поверхности стен.
Простой - время ожидания между двумя процессами работы.
«Свежее на свежее» - способ нанесения материала: между нанесением отдельных слоев дожидаются, когда затвердеет предыдущий слой, а следующий слой для придания однородного вида наносят на свежую облицовку.
Скобочное соединение - соединение, при котором отдельные элементы можно заменять, не нарушая всю поверхность.
Сухое закрепление - процесс, когда на стене, которую надлежит облицевать, окончательно укладывается облицовочный материал. Обычно делается для керамических элементов.
Теплоизолирующая штукатурка - штукатурка с коэффициентом теплопроводности 0,06-0,29 вт/м-К.
Холодное соединение - для соединения облицовочных элементов с каркасом или несущей стеной применяют также крепления. Для этого применяют болты, шурупы, гвозди либо скобы для крепления блоков.
Штукатурка как элемент многослойного покрытия - слой штукатурки под облицовкой, который наносят как замыкающий элемент; при тонких облицовочных материалах он несет поверхностную оболочку.
Штукатурная надстройка - совокупность нанесенных на стену слоев штукатурки - за исключением т. н. подготовительных слоев и тонкого слоя жидкого раствора (окропление). Металлическая арматура и/или закрепляющие элементы являются составной частью одно-или многослойной облицовочной системы.
2.2. 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. 2.4).
Рис. 2.1. В домах, построенных с применением традиционной строительной технологии, теплопо-тери ограждающих конструкций распределяются по-разному
18.
Рис. 2.2. Дополнительные современные теплотехнические средства (от фундамента до крыши) в доме из нескольких этажей с традиционными стенами и конструкциями
1. - теплоизоляция потолка и стен во внутренних помещениях с различной температурой; 2. - теплоизоляция пола между обогреваемыми и необог-реваемыми помещениями; 3. - теплоизоляция в местах соединения пола со стеной; 4. - вертикальная (внешняя) теплоизоляция стены подвала, которая одновременно обеспечивает механическую защиту от грунтовых вод, 5. - облицовочная изоляция пола солярия в сочетании с гидроизоляцией; 6. - изоляционная обшивка края в солярии; 7. - дилатационная изоляция края фронтона и парапета; 8. - изоляция стены плитами пенопласта; 9. - теплоизоляция сантехнического оборудования готовыми ипи приготовленными на месте пенообразными материалами; 10. - гидроизоляция от атмосферных осадков; 11. - многослойная теплоизоляции плоской крыши экструзированны-ми полистирольными пористыми плитами; 12. -монолитная теплоизоляция внешней стены (штукатурка); 13. - емкости с теплоизолирующим покрытием для горячей воды; 14. - изолирующая обшивка энергетического трубопровода (отопле-ние/горячая вода); 15. - тонкая листовая рулонная изоляция; 16. - волокнистая теплоизоляция внешних стен (минеральная вата); 17. - экструзиро-ванный пористый теплоизолирующий материал для стен цоколей и подвалов, устанавливается с внешней стороны; 18. - теплоизоляция из волокнистой рулонной минеральной ваты; 19. - среднетвердая, не заминающаяся от ходьбы по ней теплоизоляция (плиты); 20. - полистирольные теплоизолирующие экструзированные фальцованные элементы (плиты) с нижним «сэндвич-ным» слоем
Рис. 2.3. Образец сборного дома с деревянным каркасом, с перегородками из теплоизолирующего материала
1. - цоколь; 2. - внешний облицовочный слой; 3. - поперечная каркасная планка; 4. - несущая каркасная ппанка; 5. - вентиляционный воздушный зазор; 6. - пористая полистирольная теплоизоляция; 7. - волокнистая теплоизоляция (плиты);
8. - пароизолирующий слой; 9. - внутренний самонесущий поверхностный слой из гипсокартона; 10. - каркас крыши, стропила; 11. - нижняя внешняя обшивка; 12. - пароизолирующий слой; 13. - «полужесткая» пористая полистирольная теплоизоляция; 14. - теплоизоляция из твердых плит; 15. - контррейка; 16. - вентиляционный воздушный зазор; 17. - обрешетина, на которую укладывается кровля
9
8
7
6
5
4
3
2
и
Теплоизоляция стен
17 16
15
14 13 12 11
Во многих городах Восточной Европы почти половина фонда зданий построена до 1960-х годов. С точки зрения методов строительства дома, построенные на следующем этапе, распределялись таким образом:
15% - из сплошного кирпича,
20% - из полого кирпича,
5% - из железобетонных панелей,
8-9% - с применением современной системы кладки, и лишь 1-2% - с применением самых современных теплотехнических решений.
Старые дома из сплошного кирпича, по крайней мере, соответствуют основным теплотехническим требованиям. Всякий материал, который имеет определенную массу и не пропускает воздух, уже обладает теплоизолирующим свойством, что вполне соответствовало требованиям пятидесятилетней давности.
Рис. 2.4. 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
1. - внешняя теплоизоляция на стене подвала, выведенная наружу дренажная ленточная труба одновременно защищает стены от грунтовых вод;
2. - многослойная (двойная) теплоизоляция пола, уложенная на подсыпку;
3. - внешняя стена с хорошей, «дышащей» теплоизоляцией из полистирольных плит и облицовочной стенкой;
4. - сплошная теплоизоляция стен подвала и цоколя, объединенная с поверхностными изолирующими слоями;
5. - соединение верхней теплоизоляции промежуточного перекрытия с внутренней, самонесущей (из фальцованных плит) теплоизоляцией помещения с повышенной влажностью (ванные, прачечные), с полной многослойной конструкцией;
6. - теплоизоляция из полистирольных фальцованных плит в подстропильном слое конструкции крыши;
7. - плоская крыша с аттиком, с полной послойной системой;
8. - пристройка дома с плоской крышей к более высокому дому (помимо дилатации, соблюдены все требования строительной физики, связанные с гидро- и теплоизоляцией)
Рис. 2.8. Удлиненный путь теплового потока в кладке из полого кирпича:
1. - «растянутая» длина среднего рифления кирпича в несколько раз превышает глубину стены; 2. - длина оболочки кладочного элемента больше длины самого кирпича; 3. - в ребрах оболочки и в заполняющем их «плотном» растворе путь теплового потока равняется толщине кирпича. (По профессиональным параметрам 1-ю, 2-ю и 3-ю анализируемые точки следует учитывать относительно всего кирпича в целом. Вместе взятые, они дают величину теплопередачи «к». Например, у стенного блока POROTHERM 38 удельная теплопередача к = 0,53 вт/(м2 К) (вместе с теплоизолирующим кладочным раствором она составляет 0,45)
Рис. 2.5. Для того чтобы соответствовать теплотехническим нормативам, в домах с традиционной кирпичной кладкой стена до высоты 1 м должна иметь толщину 38 см, при этом остается еще много сложных вопросов, связанных с паропроницаемос-тью и (или) защитой от атмосферных осадков
1. - внешняя кирпичная поверхность, соприкасающаяся с атмосферными осадками; 2. - внутренняя масса кирпичной стены как теплоаккумулирующая среда; 3. - шов, слой раствора
Рис. 2.7. Современные полые и пористые кирпичные элементы со стыкующимися краями позволяют соблюдать основные теплотехнические требования
Рис. 2.Б. Кирпичная стена из современного материала с нанесенной на нее традиционной штукатурной облицовкой соответствует основным теплотехническим требованиям
С шестидесятых по восьмидесятые годы дома в деревнях и в городах уже строили из полого кирпича. Именно в это время были разработаны первые теплотехнические нормативы.
В соответствии с масштабными «градостроительными программами», «пчелиные ульи для людей» размером с микрорайоны города строили из железобетонных панелей. Теплотехнические показатели стен и окон этих домов нельзя назвать самыми лучшими.
В девяностые годы строительство уже велось методами, которые учитывают фактор энергосбережения, применялась самая современная техника (рис. 2.5-2.6).
Рис 2 9. При использовании элементов кладки POROTHERM 38 вертикальные швы (см. точку 3 на рис. 2.8) можно обрабатывать альтернативным способом - в зависимости от нагрузок на конструкцию
1 - пустой, сухой стык вертикального шва, 2 - пустой средний шов' 3. - пустой шов с боковой канавкой; 4 - боковая канавка заполненная раствором; 5. - вертикальный боковой шов, заполненный раствором; 6. - полистирольный вкладыш; 7. - показатель «к» облицовки с двух сторон при использовании обычного кладочного раствора:
пример В 0 53 вт/(м2-К)
пример С 0 50 вт/(м2-К) * пример D 0 47 вт/(м2 К) *
(* оценочный показатель)
Рис. 2.10. Тепловые мосты на ограждающих конструкциях, изготовленных из разных материалов, с зазорами разных форм, в сравнении со сплошной бетонной стеной
а) железобетонная стена и перемычка; Ь) стена из сплошного кирпича; с) стена из полого кирпича, d) кирпичные стены из блоков, е) кладочный блок; 1) кирпичная стена с увеличенной высотой ряда; й) кладочный блок YTONG (на схемах процентная величина теплового моста складывается из горизонтального шва + рифления кирпича; показатель для одного ряда кладки в пределах 100%-ной величины; в конструкции стены с данной толщиной «у»)
Рис. 2.11. Современная кирпичная стена с соединением типа «башня-лабиринт» обеспечивает качество конструкции и эффективную теплоизоляцию и без заполнения швов
Рис. 2.12. Ограждающая конструкция с традиционной кладкой; с цоколем из морозостойкого кирпича, ограждающими стенами из пористого бетона YTONG и с дополнительной теплоизоляцией
1. - кладочный элемент YTONG 2. - штукатурка; 3 - нижний кирпичный ряд дополняющий рас пределение ряда 4 - полистирольный прерыва тель теплового моста; 5. - гидроизоляция; 6. - лист водостока; 7 - кирпичная стена; 8 - морозостойкий кирпич, 9 -железобетонный венок; 10.-фун дамент; 11.-задняя стена 12 -тротуар/насыпь из гравия у основания дома
Современная строительная промышленность в основном перешла на производство полого кирпича, который имеет много преимуществ. Так, например, для стены одного и того же объема понадобится значительно меньшее количество полых кладочных элементов, чем сплошного кирпича; благодаря меньшему удельному весу такого кирпича для его обжига требуется меньше энергии, а его теплоизолирующая способность в полтора-два раза выше, чем у традиционного кирпича (несмотря на то, что у полостей большого размера теплоизолирующая способность меньше чему у мелких пор) Примеси органических и неорганических материалов (древесные опилки или поли стирольные шарики) при обжиге сгорают таким образом, кирпич получится более пористым, а это значительное преимущество с теплотехнической точки зрения (рис. 2.7-2.8).
Из пористого, полого кирпича можно возводить дома высотой не более 2-3 этажей, для более высоких зданий такой кирпич можно использовать лишь при заполнении секций несущего каркаса
Благодаря разработкам последних лет появились керамические элементы кладки с теплоизолирующей прослойкой, которые поступают в продажу под различными марками и названиями, но в основном обладают одинаковыми теплотехническими свойствами и прочностью
Рис. 2.13. Традиционная кирпичная стена двухоболочной системы: внутренняя стена обеспечивает соответствие конструктивным и теплотехническим требованиям, а внешняя стена-оболочка - эстетическим требованиям, она также принимает на себя нагрузки, связанные с погодными условиями
Рис. 2.16. Конструкция стены с двойной оболочкой, с теплоизоляцией, с конструкцией, у которой вентилируется задняя стенка, а облицовка закреплена на несущем деревянном каркасе
а) с теплоизоляцией внутри каркаса; Ь) с теплоизоляцией под каркасом; с) с теплоизоляцией под каркасом и внутри него; 1. - капитальная стена; 2. - облицовка; 3. - теплоизолирующий слой; 4. - дополнительная теплоизоляция; 5. - вентиляционный воздушный зазор; 6 - монтажная планка; 7. - несущий каркас; 8. - облицовка
Уложенная в один или в два ряда плита с полистирольными шариками значительно улучшает теплоизолирующие свойства стены. Разумеется, кладку можно делать и без теплоизолирующих вкладышей, однако ее теплоизолирующая способность будет при этом значительно ниже. Теплотехнические параметры кирпичной кладки можно значительно улучшить, если на внешней и внутренней стороне конструкции сделать дополнительный теплоизолирующий слой. Однако из многочисленных возможных решений применять можно лишь те, послойная структура которых соответствует требованиям к содержанию влаги. Наилучшим решением представляется стена с двойной обшивкой и теплоизоляцией, однако ее распространение сдерживает высокая стоимость: ее цена почти в полтора раза выше, чем у конструкций с одинарной обшивкой и внешней теплоизоляцией (рис. 2.9-2.12).
Если по каким-то причинам сделать внешнюю теплоизоляцию невозможно (например, фасад уже готов или находится под охраной, слишком высока стоимость строительных лесов), можно воспользоваться вариантом с теплоизоляцией на внутренней стороне. Однако это не дает действительно хорошего результата: ведь при зимнем отоплении внутренняя теплоизоляция не позволяет использовать теплоаккумулирующие свойства стен, а это означает, что после приращения топки внутреннее пространство сразу начинает охлаждаться. Летом внешняя стена накапливает энергию солнечной радиации, и в течение ночи - благодаря внутренней теплоизоляции - передает тепло внутрь, слегка смягчая его.
Рис. 2.14. Факторы, улучшающие теплоизолирующую способность кирпичных стен
а) внешняя облицовочная «клееная» стена; Ь) теплоизоляция, наклеенная с одной стороны; с) полистирольный вкладыш, помещенный в кирпичную кладку; 1. - кирпичная стена; 2. - штукатурка; 3. - облицовочная стена; 4. - облицовка внешней стены; 5. - дополнительная теплоизолирующая плита; 6. - полистирольный вкладыш
Рис. 2.15. Дополнительная теплоизоляция внешних ограждающих конструкций здания
а) теплоизолирующие плиты с наклеенным поверхностным слоем; Ь) теплоизоляция, уложенная в зазор между двумя стенами; с) стена с двойной оболочкой, с дополнительной теплоизоляцией, установленной на несущей стене
Рис. 2.17. Разрез горизонтальных теплоизолированных конструкций стен с двумя оболочками а) капитальная/вполкирпича; Ь) облицовка капитальной стены/каменной плиты; с) капитальная стена/армированная облицовочная плита; 1. - капитальная стена; 2. - теплоизоляция; 3. - воздушный зазор; 4. - внутренняя облицовка; 5. - облицовочная стена из кирпича-сырца; 6. - каменная плита; 7. - плита из искусственного бетона; 8. - скоба; 9. - уплотняющая шайба; 10. - удерживающая скоба; 11. - колышек; 12. - дюбель; 13. - металлическая соединительная обойма
Двусторонняя теплоизоляция в принципе могла бы быть идеальной, но относительно сложная конструкция или возможные неточности, допущенные в процессе работ, на практике могут стать причиной многочисленных проблем, поэтому ее изготовление не представляется целесообразным (рис. 2.13-2.17).
Виды теплоизолирующих материалов, о которых пойдет речь в следующих разделах, имеют разную маркировку в специальной литературе и в проектах, но в маркировке нет ссылок на тип теплоизолирующего материала Поэтому материал, из которого изготовлена теплоизо-
а) Ь) с) d) е)
Рис. 2.18. Обозначение теплоизолирующих материалов в общих проектах
а) из волокнистых материалов; Ь) с микроячейками (например, полистирольная пена); с) полистироль-ная пена с микроячейками HERATEKTA, спрессованная между деревянными листами и скрепленная цементом либо синтетическим материалом; d) твердые плиты HERAKLITH, произведенные либо из древесной стружки на цементном связующем материале либо из другого волокнистого материала; е) теплоизолирующий слой (перлит, полистирольная крошка, опилки и т. д.), который наносится на месте, как штукатурка
2 3 14 2
Рис. 2.20. Конструкция стены с двумя оболочками, с промежуточным теплоизолирующим слоем
1. - кирпичная облицовка; 2. - соединительный элемент; 3. - зажимный диск; 4. - теплоизолирующий слой; 5. - капитальная стена
Рис. 2.21. Конструкция стены с двумя оболочками и с вентиляционным воздушным зазором
1. - кирпичная облицовка; 2. - крепежная скоба;
3. - уплотняющая шайба; 4. - зажимный диск;
5. - капитальная стена; 6. - теплоизоляция; 7. - воздушный зазор
Рис. 2.19. Кирпичная стена, соединенная с теплотехнической и фасадной облицовочной стенами 1. - кирпичная облицовка; 2. - соединительный элемент; 3. - клеящий раствор; 4. - капитальная стена
ляция, и ее тип необходимо определять по перечню названий слоев и по прилагаемому техническому описанию (рис. 2.18-2.21).
Важнейшие параметры теплоизолирующих материалов:
- состояние и плотность тела (кг/м3),
- можно или нельзя по ним ходить,
- форма (плиты или рулонные материалы), - реакция на присутствие пара, влаги, воды, -уровень влажности,
Рис. 2.22. Внешняя стена, теплотехническое сечение которой улучшено теплоизолирующей облицовкой цоколя
1. - капитальная внешняя стена; 2. - внутренняя облицовка; 3. - тонкий слой жидкого раствора; 4. - основная теплоизолирующая облицовка;
5. - слой выравнивающей облицовки; 6. - высокосортная штукатурка
2 1 4 3 5 6 7
Рис. 2.23. Ограждающая конструкция, качество которой улучшено слоем перлита и сеткой рабицей 1. - капитальная стена; 2. - слой штукатурки на внутренней стороне; 3. - сетка рабица; 4. - крепежный крюк; 5. - перлит-рабица; 6. - выравнивающий облицовочный слой; 7. - высококачественная штукатурка
- коэффициент теплопроводности,
- стойкость к химическим воздействиям (например, иногда нельзя применять поли-стирольные плиты),
- категория огнеупорности (горючести),
- прочность поверхностного сцепления (в зависимости от того, наклеивается данный материал или закрепляется иным способом),
- прочность на расслоение (в отношении волокнистых материалов),
Рис. 2.24. Внешняя теплоизоляция здания теплоизолирующими плитами, которые приклеиваются в нескольких точках
1. - капитальная стена; 2. - внутренняя облицовка; 3. - слой клея и воздушный вентилирующий зазор; 4. - теплоизолирующие плиты (например, пористый полистирол); 5. - облицовка; 6. - структурированная поверхность; 7. - опорный профиль;
8. - изоляция против грунтовых испарений
Рис. 2.26. Теплоизоляцию внешней стены здания значительно улучшают плиты Herakllth и Heratekta; при соблюдении определенной последовательности слоев они также предохраняют внешнюю облицовку от появления трещин
Рис. 2.25. Внешняя стена здания с внешней теплоизоляцией. Хорошая теплоизоляция угла помогает исключить конденсацию пара и появление плесени на внутренней поверхности угла
Рис. 2.27. Поверхностный слой, нанесенный на дополнительные элементы Herakllth или Heratekta, начиная от стальной закрепляющей сетки и до поверхности затирки, предохраняет облицовку от появления трещин и улучшает ее теплоизолирующие свойства
- возможность обработки (поддается ли заделке),
- предполагаемая усадка, изменение формы,
- поддается ли резке, формовке, изгибанию,
- звукопоглощающие и звукоизолирующие свойства,
- характеристики, связанные с упаковкой и транспортировкой,
- дата производства и время выдержки,
- условия хранения,
- руководство по применению, требования по безопасности труда,
-подвержен ли материал разложению, какие меры необходимо принимать в этом случае.
Часть вышеперечисленных данных производитель указывает в спецификации продукта, однако может случиться, что по экономическим соображениям производитель просто «забывает» указать некоторые не слишком положительные характеристи
ки материала. С другой стороны, производители рассчитывают на то, что не всякий пользователь понимает или правильно, в соответствии с предназначением материала, толкует указанные данные.
Среди ограждающих конструкций самыми плохими теплотехническими характеристиками обладают однослойные, построенные из бетона либо традиционного сплошного кирпича недостаточно толстые конструкции стен; на них облицовка одной или двух сторон может исправить положение, но лишь в незначительной мере. К счастью, дома с такими стенами сегодня строятся уже очень редко, как правило, это неотапливаемые строения, предназначенные для временного пребывания людей (рис. 2.22-2.27).
Двухслойные стены гораздо предпочтительнее, чем те, о которых речь шла выше. У сдвоенных (с одной обшивкой) конструкций стен облицовка делается на внешней поверхности несущей стены. Несущие стены, сложенные из кирпича с микропустотами, сами по себе обладают более высокой теплоизолирующей способностью, которую дополнительно могут улучшить внешняя облицовочная стена, а также внутренняя стена и облицовочная стена либо теплоизолирующий слой, уложенный между внутренней стеной и облицовкой.
Применение жестких пен (или пен с закрытыми ячейками) нецелесообразно, поскольку они препятствуют диффузии пара, что приводит к намоканию конструкции стены. Когда диффузия пара затруднена, в конструкции стены конденсируется влага, которая может вскоре привести в негодность волокнистый материал. Результатом таких процессов станет длительное намокание неорганических волокнистых материалов, они начинают разрушаться (крошатся), органические материалы поражаются грибком и гниют. При правильно спроектированной послойной структуре с продвижением изнутри наружу будет понижаться сопротивление слоев паропроницаемости. Решить проблему будет легче, если на ту сторону стены, которая обращена внутрь помещения, нанести своеобразный паробарьер или специально рассчитанное сдерживающее пар покрытие либо паросдерживающий слой (это могут быть синтетическая краска, синтетические обои и т. д.); можно также перед паросдерживающим слоем сделать воздушный зазор, вентиляционную щель, которая будет выравнивать давление пара.
Делают также конструкции с такой послойной системой, при которой пар либо вообще не может проникнуть в теплоизолирующий слой, либо теплоизолирующий слой очень слабо проветривают. Главное состоит в том, чтобы выбрать решение, при котором попавшая в конструкцию влага может быть удалена оттуда еще в виде пара. Однако решение можно очень легко испортить на стадии выполнения работ, поскольку оно требует хороших профессиональных знаний, целенаправленности и точности. Одни решения просты, не требуют очень больших затрат, другие - довольно дорогостоящие.
Причиной промокания и появления плесени стен может стать плохое качество всей теплоизоляции или ее отдельных участков, образование тепловых мостов, когда вся поверхность стены или ее часть охлаждается до уровня ниже точки росы это происходит, когда температура в помещении + 20 °C, температура поверхности стен -13-14 °C. При этом вода буквально струями стекает со стен, перекрытий, что вызывает значительное промокание. Важно и то, какой будет среда, окружающая тепловой мост. В случае если конструкции, окружающие тепловой мост, являются хорошими теплоизоляторами, тепловой мост будет более опасным, чем в среде которая хорошо проводит тепло, например, если это бетон. Ведь среда с хорошей теплопроводностью «нагревает» тепловой мост а в плохо проводящей тепло этого не происходит. Оценку ситуации следует доверить специалисту.
С точки зрения конструкции и строительной физики, а также относительно стоимости и возможности осуществления того или иного решения наиболее рентабельным будет вариант с внешней теплоизоляцией, которая имеет одну оболочку и наносится на более позднем этапе. В том случае, когда теплоизоляция устанавливается дополнительно, на более позднем этапе, можно не отселять жильцов из здания.
Независимо оттого, каким способом делается теплоизолизурющии слой - наносят ли на месте основной (монолитный) теплоизолирующий слои штукатурки, или это перлитовый слой с сеткой рабицеи или наклеенные плиты. - очень важно соответствующим способом загерметизировать лицевое покрытие, чтобы атмосферные осадки не попадали внутрь конструкции, в то же время лицевой покрывающий слой не должен мешать процессу высыхания переносу влаги
Ниже мы представим двойные конструкции стен или стены с двойной оболочкой, попутно сравнивая эти решения и давая оценку их теплотехническим характеристикам.
Самое простое решение - когда на внешней стороне несущей капитальной стены оставляют воздушный зазор и делают второй слой стены. Однако при этом следует избегать появления закрытых ячеек, потому что при попадании испарении на холодную поверхность будет происходить конденсация. Стена должна иметь проветриваемую воздушную прослойку чтобы внешняя оболочка, с одной стороны, играла роль плоскости, которая «дает направление потоку воздуха», с другой стороны, чтобы она защищала стену снаружи. Вентилируемый воздух летом охлаждает поверхность стены, а зимой защищает ее от ветра, кроме того, благодаря пароуравновешивающему действию он препятствует преждевременному разрушению изолирующего слоя Хотя на внутренней стороне внешней оболочки может происходить конденсация пара, влага будет уходить вместе с проходящим через зазор воздухом. Таким образом, кирпичная облицовка не
будет промерзать, а металлический каркас, который удерживает кирпичную облицовку, не подвергается коррозии и каркас стены не поражается грибком. В варианте стен с двойной оболочкой на теплоизоляцию, которая наклеена (или закреплена иным способом) на несущие стены, имеющие промежуточный воздушный зазор, на вертикальный и горизонтальный каркас монтируется облицовка из армированных элементов или плит При проветривании воздушного зазора, находящегося за оболочкой, отверстие горловины (вентиляционное отверстие) или отверстие виде полосы не должно размещаться под т. н нависающим козырьком поскольку в таком случае интенсивность вентиляции снижается до минимума (рис. 2 28-2.30).
Рис. 2.30. Комбинированная, более предпочтительная внутренняя облицовка
1. - капитальная стена; 2. - основная облицовка; 3. - высокосортная штукатурка; 4 - клей;
5. - теплоизолирующая плита из пенопласта;
6. - облицовочная стена из плит для перегородок
7. - крепежный крюк; 8. - внутренняя облицовка
2 13 4 5
Рис. 2.28. Теплоизоляция с внутренней стороны (менее рекомендуемое решение, его применение требует особой осмотрительности)
1. - капитальная стена; 2. - облицовка внешней стены; 3. - слой клея; 4. - теплоизолирующая плита 5 - внутренняя облицовка
Рис. 2.29. Внутренняя облицовка из пористых плит с незначительными теплоизолирующими свойствами 1. - капитальная стена; 2. - основная облицовка; 3. - высокосортная штукатурка; 4. - клей; 5. - пористая плита; 6. - крепежный крюк; 7. - внутренняя облицовка
Рис. 2.31 Скатные двухслойные, т. н «холод ные крыши» Вентиляция крыш и чердачных пространств
а) через чердачное пространство по коньку и поверхность кровли; Ь) только через конек; с) через дополнительный воздушный канал; d) через двойной воздушный канал (в нижнем воздушном канале поток не столь интенсивен, он лишь выполняет функцию просушки)
На внутренней стороне стен по уже упомянутым соображениям (из-за неблагоприятного теплового баланса и из-за трудностей, которые могут возникнуть при теплоизоляции стыков стены с перекрытием) теплоизоляция устанавливается довольно редко. Наиболее неудачное решение - когда теплоизолирующие плиты наклеивают непосредственно на стены, несколько лучше вариант с покрытием из пористой плитки.
Теплоизоляция крыш
На протяжении столетий в конструкции крыши зданий не происходило таких изменений, как в последние два десятилетия XX века. Однако функция крыши остается неизменной на протяжении тысячелетий, ее роль заключается в том, чтобы защищать строение от воздействия внешней среды, главным образом от атмосферных осадков и от ветра.
С точки зрения конструкции крыша зданий - это совокупность несущего каркаса и уложенной на него кровли, которая выполняет защитную функцию; однако этого недостаточно, чтобы соответствовать современным требованиям. Совокупность верхнего перекрытия с предполагаемым (минимальным) коэффициентом теплопередачи 0,4 вт/(м2 К) и оптимальным чердачным пространством едва ли способна в одинаковой мере соответствовать требованиям, предъявляемым и зимой, и летом, если, например, летом в чердачном пространстве температура воздуха достигает + 50-70 °C.
Профессионально выполненная идеальная теплоизоляция крыши с соответствующим сечением обеспечивает качественную верхнюю ограждающую конструкцию
Необходимость «модернизировать» крыши и чердачные пространства была продиктована двумя причинами: первая - вызванное энергетическим кризисом более сознательное отношение к использованию энергии и новые архитектурные решения, вторая - резко возросшая утилитарная ценность чердачных пространств, оборудование жилых помещений на чердаке. В жаркую летнюю погоду температура воздуха в чердачном пространстве под кровлей темного цвета может подниматься до + 50-70 °C, что создает существенные неудобства, кроме того, размеры находящегося под крышей перекрытия должны быть такими, чтобы чердачное пространство было пригодно для нахождения в нем человека.
Ь)
Рис. 2.33. Современная стропильная ферма
а) плотницкая конструкция в пустом чердачном пространстве; Ь) вариант эффективно обустроенного чердака
Рис. 2.32. Конструкция крыши с вентилируемой кровлей на обустроенном чердаке
а) с одним воздушным каналом; Ь) с двойным воздушным каналом
I
Рис. 2.34. Варианты «эффективного» обустройства чердачного пространства с различным размещением теплоизолирующего слоя
а) стропильные балки остаются на виду, теплоизоляция помещается над ними; Ь) с оставленными на виду стропильными балками и с перемычкой; с) с теплоизоляцией, установленной под стропильными балками; d) с теплоизоляцией,
Помимо вышеперечисленных теплотехнических требований современная послойная структура крыш и чердачных пространств имеет также существенное значение с точки зрения гарантирования долговечности, прочности стропильной фермы. Ведь если под действием температуры смола, содержащаяся в хвойной породе, будет быстро кристаллизоваться, предполагаемый срок службы деревянных конструкций значительно снизится. В результате затвердения смолы слишком сухое дерево под действием осадков и высоких нагрузок, связанных с влажностью, зимой промокает, из-за этого обрешетины и верхняя плоскость стропил через несколько лет деформируются, обрешетины искривляются, на кровле образуются волны, что значительно ухудшает внешний вид здания. Постоянно повторяющиеся влажные/сухие циклы сокращают срок службы деревянных деталей наполовину или даже больше, и казавшееся экономичным строительство в действительности оказывается непомерно дорогим. Зимой система многослойного покрытия не только постоянно сушит промокшие участки и конденсирующуюся влагу, но и выполняет еще одну, чрезвычайно важную задачу. Вентиляционный воздушный канал способствует равномерному распределению тепла отопительных приборов по кровле крыши, поэтому даже в морозную погоду на кровле снег начинает таять. Последствия неравномерного таяния снега бывают катастрофическими, нельзя забывать, что это даже может представлять угрозу для жизни людей.
Поэтому и зимой, и летом необходимо проветривать крышу, чердачное пространство или участки, находящиеся между ними. Степень проветривания зависит от технических требований, которые предъявляются к данному процессу (рис. 2.31-2.38).
Рис. 2.35. Эффективное решение оборудования чердака, чердачного пространства не только с точки зрения их использования, но и с точки зрения размещения теплоизоляции
а) неэкономичное, но самое распространенное решение, при котором на «F» - охлаждающейся поверхности - теплоизоляция устанавливается по длине f, + f2; b) экономичное и практичное решение, при котором на участке чердачного пространства (f2) и на расположенном под ним участке перекрытия (f,) теплотехническое покрытие будет занимать самую маленькую площадь «F». Еще одно преимущество данного решения состоит в том, что вентиляционный канал кровли не прерывается, а сопротивление воздушной среды снижается.
I
установленной под стропильными балками и между перемычками; е) между стропильными балками и перемычками; f) при комбинированном размещении теплоизоляции изменяются архитектурные возможности внутреннего пространства. Скатная крыша обязательно должна иметь охлаждающий вентиляционный канал под кровлей!
1 234 56789 10
Рис. 2.36. Залог надежной теплоизоляции крыши -правильная последовательность укладки теплоизолирующих слоев
а) вид в разрезе; Ь) фрагмент узла; 1. - стропильная балка; 2. - распорная контррейка; 3. - нижний (лицевой) облицовочный слой; 4. - поперечная планка; 5. - калиброванная теплоизоляция (V); 6. - нижний, слабо вентилируемый воздушный канал; 7. - пленка; 8. - верхний, интенсивно вентилируемый воздушный канал; 9. - обрешетина; 10. - кровля; 11. - при применении в качестве теплоизоляции стекловаты отпадает необходимость в использовании воздухонепроницаемой, пароизолирующей пленки
Рис. 2.37. Армированная крыша с двойным теплоизолирующим слоем
а) вид в разрезе; Ь) фрагмент узла; 1. - стропильная балка; 2. - контррейка; 3. - нижняя (лицевая) облицовочная поверхность; 4. - при теплоизоляции из стекловаты - слой воздухонепроницаемой, пароизолирующей пленки; 5. - теплоизоляция, уложенная между стропильными балками; 6. - нижний вентилируемый воздушный канал; 7. - пленка; 8. - верхний воздушный канал; 9. - обрешетина; 10. - кровля; 11. - рейка; 12. - нижняя, поперечная теплоизоляция (плиты)
Установка элементов сборной стропильной фермы требует утепления конструкции и кровли по окон-
Рис. 2.38. Теплоизоляция верхнего деревянного перекрытия и деревянной стропильной фермы при обустройстве чердачного пространства, с применением необходимых технологических слоев. В деревянном перекрытии уложена не тепло-, а
чании монтажа
Рис. 2.39. Внутренняя система вентиляции чердачного пространства и соединение находящегося под ним обогреваемого пространства с теплоизолированным перекрытием помещения (схема теплотехнического действия)
2.3. Предписания и технические требования, связанные со строительством и реконструкцией зданий
Правила, регулирующие строительство, перестройку, расширение и реконструкцию зданий, достаточно часто меняются. Это касается как юридической, так и технической стороны дела.
Важно помнить, что в большинстве случаев для производства строительных или ремонтных работ на данном земельном участке (независимо от того, находится ли он на заселенной территории или в предместье города - на сельских угодьях или в промышленном поясе) необходимо получить разрешение.
Что касается строительства и реконструкции панельных зданий, современные юридические нормы уже не содержат никаких специальных предписаний, настаивающих на применении каких-то определенных строительных технологий. Поэтому когда в дальнейшем речь пойдет о наиболее важных юридических нормативах, касающихся реконструкции панельных зданий, их следует рассматривать как часть общих правил проведения строительных работ.
Профессиональные требования
Периодическая проверка состояния здания, его стабильности, а также проведение работ, необходимых для поддержания хорошего технического состояния здания, - это обязанность домовладельца, зафиксированная в законе. Общие и специальные требования, предъявляемые к строительным работам, а также специфические требования, касающиеся характера работы, необходимо соблюдать как в процессе проектирования, так и в ходе строительства (проведения работ). Контроль за соблюдением действующих нормативов в рамках административного процесса возложен на ведомство по делам строительства и органы надзора за строительством.
Сформулированные в различных нормативных документах общие требования в целом распространяются на все строительные работы, но, разумеется, при этом какие-то предписания касаются всех зданий вообще, а другие имеют дело лишь с реконструкцией или перестройкой уже построенных зданий.
Прежде чем перейти к обсуждению профессиональных требований, которые чаще всего выступают на первый план в процессе
реконструкции, необходимо дать однозначное определение понятиям «реконструкция» и «перестройка».
Реконструкция: строительно-монтажные работы, которые проводятся в уже построенном здании, в части здания, в единице специального назначения, в помещении в целях обеспечения возможностей использовать его в соответствии с первоначальным предназначением и в целях надежной эксплуатации.
Перестройка - строительные работы, которые проводятся в уже построенном здании, в части здания, в единице специального назначения, в помещении с целью изменить первоначальную планировку помещения, или его внешний вид, либо способ использования (без изменения объема помещения).
Единицей самостоятельного назначения считается группа помещений, которая сама по себе соответствует определенному назначению и может использоваться независимо от других частей здания. То есть единицей самостоятельного назначения можно считать, например, квартиру или помещение магазина.
Абсолютно обоснованное требование, предъявляемое ко всяким строительным работам, в том числе и к реконструкции и перестройке, заключается в том, чтобы помещение постоянно соответствовало требованиям противопожарной защиты, безопасности эксплуатации, охраны здоровья и окружающей среды, противошумной и противовибрационной защиты, а также специальным предписаниям, связанным с энергосбережением и тепловой защитой. Подробные изложения всех требований, касающиеся данных вопросов, содержатся в юридических нормативах и в обязательных стандартах.
К таким же требованиям общего характера относится обеспечение возможности проводить соответствующий текущий ремонт, а также обеспечение того, чтобы в процессе эксплуатации помещения по назначению нагрузки на окружающую среду (шум, вибрация, загрязнение и т. д.) не превышали уровня, предусмотренного для данного места, а если речь идет об общественных зданиях или какой-либо их части - чтобы в данной местности обеспечивались условия для беспрепятственного проведения технических и строительных работ.
По действующим ныне нормативам среда считается «свободной от помех», если любой человек имеет возможность удобно, безопасно, самостоятельно пользоваться ею, в том числе и люди с физическими недостатками, для которых должны быть предусмотрены специальные сооружения, средства или решения.
Создание технических условий для устранения помех - обязательное условие не только для новостроек, но и при всякой реконструкции, перестройке, после кото
рой данным строением (или его определенной частью) сможет в соответствии с его назначением воспользоваться всякий человек (речь идет об общественных зданиях). Конкретные предписания, касающиеся формирования среды, свободной от помех (размеры помещения, форма лестниц, расчеты и т. д.), определяются постановлением, и их соблюдение является задачей в первую очередь проектировщика.
Многочисленные и разнообразные правила, в которых сформулированы подробные специальные требования, связанные со строительством, базируются на законах и правительственных постановлениях, регламентирующих благоустройство населенных пунктов, и на обязательных для всех строительных нормативах.
В настоящее время большее значение придается профессиональной самостоятельности и подготовке; обязательный характер носят только те профессиональные требования, которые действительно затрагивают общественные интересы и защищают интересы пользователей, соседей и окружающей среды. В число требований по строительству входят прежде всего предписания, связанные с использованием зданий и помещений по их прямому назначению, с защитой жизни и имущества граждан, с охраной окружающей среды и с обеспечением качества строительства.
С точки зрения реконструкции, разумеется, самыми важными являются правила, регламентирующие эксплуатацию уже построенных зданий, предъявляемые в них общие требования к строительству можно исполнять с определенными отступлениями, связанными со свойствами уже возведенной конструкции и внешних стен.
Обязательный характер носит правило, согласно которому строительно-монтажные работы, выполняемые в имеющемся здании, или работы, связанные с изменением назначения здания:
- не должны представлять угрозу прочности всего строения и его отдельных частей, нарушать безопасность его эксплуатации, не должны вызывать неблагоприятных изменений в нем, а также
- не должны ставить под угрозу прочность соседних зданий, части здания или единиц самостоятельного назначения и препятствовать их использованию по назначению.
Требования к прочности следует обосновывать расчетами во всех случаях, когда работы по перестройке/расширению или увеличение нагрузок затрагивают вертикальные и горизонтальные несущие конструкции здания или когда необходимо подтвердить соответствие имеющейся конструкции.
Профессиональные требования во многих случаях нельзя отделить от стандартов, они тесно связаны с системой стандартизации.
Необходимо подчеркнуть, что стандарты носят обязательный характер только в том случае, если их применение предписывается правовой нормой (постановлением). Обязательными к исполнению являются стандарты по охране окружающей среды (чистота воздуха, загрязнение воздуха, противошумная и противовибрационная защита, защита качества воды) и строительные стандарты.
К числу обязательных нормативов по строительству относятся стандарты по печным трубам, вентиляционной технике и теплотехнические стандарты, а также некоторые противопожарные нормы, касающиеся строений, и стандарты по размерам фундаментов и динамическим расчетам.
Знание технических стандартов, а также специальных противопожарных, санитарных, связанных с безопасностью труда и прочих предписаний является обязательным для специалистов и желательным для всех домовладельцев.
Стандарты содержат лишь наиболее важные установки, связанные с общественными интересами, однако это не освобождает строителей от необходимости соблюдать определенные профессиональные требования, в то же время в некоторых случаях можно получить разрешение на отступление от тех или иных затронутых выше правил. Такое разрешение в рамках соответствующей процедуры выдается строительным ведомством, а в случае необходимости это делается на основании предварительного согласия компетентных отраслевых органов управления (противопожарная, санитарная служба).
Разрешение строительного ведомства
Строительные работы, предусмотренные юридическими нормативами, могут осуществляться только на основании предварительного разрешения строительного ведомства.
Процедура выдачи разрешения проводится в соответствии с общими положениями закона об административных процедурах, при этом застройщику обеспечивается право обжалования (апелляция, представление судебного иска, просьба о принятии надзорных мер).
Задача соответствующих органов, занимающихся делами строительства, состоит в том, чтобы в процессе выдачи разрешения соблюдались предписания, предусмотренные юридическими нормативами, и обеспечивалось профессиональное соблюдение архитектурно-технических требований. Кроме того, необходимо обеспечить защиту законных интересов лиц, на которых распространяется проводимая процедура, и всех заинтересованных лиц.
Виды работ, на которые необходимо получать разрешение, перечислены в специальных постановлениях. Кроме разрешения на
строительство, расширение и снос перечисленных в данных постановлениях строений, требуется также разрешение на:
- реконструкцию, восстановление, перепланировку или модернизацию строений, если это затрагивает несущую конструкцию здания, изменяет характер (внешний вид) фасадов, а также их конструкцию, или если это связано с изменением количества имеющихся в здании единиц самостоятельного назначения, с изменением их назначения;
- размещение на фасадах здания оборудования и монтажных узлов принудительной вентиляции и выведения продуктов горения (например, вытяжка парапетного конвектора, врезка форточки), а также:
- переделка, реконструкция, окраска поверхностей или установка проводки на фасадах здания, которое объявлено охраняемым объектом (находящимся под охраной государства или местных органов) или находится в заповедной зоне.
Согласно упомянутым предписаниям часть работ, связанных с реконструкцией (те, которые затрагивают несущие конструкции, изменяют характер фасадов или количество единиц самостоятельного назначения и т. д.), фактически является видами деятельности, на которые требуется получение разрешения. В разговорном языке, а также в некоторых официальных выражениях «реконструкцией» называют такие работы по переделке, расширению и т. д., которые по действующим нормативам не являются реконструкцией, поэтому во многих случаях на них не требуется разрешение.
Дополнительное утепление (реконструкция) многоквартирного кооперативного дома с последующей облицовкой фасада сайдингом
Необходимо также обратить внимание на то, что на восстановительные и ремонтные работы, не требующие специального разрешения, также распространяются нормативы общего характера, утвержденные строительными и прочими ведомствами (служба безопасности, санитарная, противопожарная службы, органы по охране окружающей среды, архитектурных памятников, природы, труда и т. д.), «в случае нарушения которых при проведении строительных работ следует принимать соответствующие юридические меры».
Существует определенный круг работ, связанных с реконструкцией или с дополнительной установкой теплоизоляции, на эти работы представляется особенно целесообразным получить принципиальное разрешение, ведь цель таких процедур состоит именно в том, чтобы перед началом работ выяснить все требования, связанные с архитектурными, охранными, археологическими вопросами, с внешним видом населенного пункта, с защитой природы и окружающей среды, с техническими вопросами.
Выданное управлением по делам строительства и другими соответствующими органами принципиальное разрешение на строительство действительно в течение года по тем вопросам, которые входят в компетенцию данных органов. Особо следует обратить внимание на то, что на основании принципиального разрешения строительные работы производить нельзя!
Выдающийся образец виртуозного «архитектурного аттракциона»: обогреваемое пространство представляет собой единое целое с оптимальной ограждающей конструкцией
В связи с реконструкцией часто возникает потребность изменить назначение помещения. Если изменение назначения связано со строительными работами, на проведение которых требуется разрешение, тогда, естественно, при получении разрешения следует соблюдать правила процедуры выдачи разрешения на строительство.
Если же изменение назначения помещения не связано с работами, требующими разрешения, или если оно вообще не связано со строительными работами, тогда заявление соответствующего содержания - в зависимости от нового назначения помещений и положений прочих юридических нормативных документов - следует представить нотариусу органов самоуправления данного населенного пункта.
Разрешение на пользование является условием для возможности безопасно использовать данное здание по его предназначению. Обычно для любого здания и на все виды строительных работ, тре
бующих разрешения, застройщик должен предварительно получить разрешение на пользование данным строением.
Заявление на строительство, перепланировку, реконструкцию и на право пользования (с тем содержанием и в той форме, которые определяются юридическими нормативами) предъявляет либо сам застройщик, либо его законный представитель, либо доверенное лицо.
К заявлению застройщик должен приложить документ, подтверждающий законность строительных работ, т. е. достоверное подтверждение того, что он имеет право распоряжаться данным строением. В большинстве случаев право на строительство можно подтвердить документами, удостоверяющими право собственности на недвижимость, а в остальных случаях - решением суда о передаче наследства, имеющим законную силу решением суда или административных органов либо другим официальным документом.
Составление проекта
Задача составителя строительно-технического проекта состоит в том, чтобы в соответствии с профессиональными и
эстетическими требованиями, с соблюдением действующих нормативов и с учетом условий, сложившихся для данного объекта, отобразить потребности застройщика в форме проекта.
Частные лица могут составлять архитектурно-технический проект лишь в том случае, если имеют на это право (то есть получили специальное образование и могут предъявить соответствующий диплом).
Проектировщик может выполнять только такие архитектурно-технические проектные работы, на которые он имеет право в соответствии со специальной подготовкой и практической деятельностью, если его квалификация, подготовка позволяют ему решать соответствующие задачи. Составление проекта лицом, не имеющим на это права, является нарушением правил и тяжким профессионально-этическим проступком, который в конечном счете может привести к лишению прав проектировщика.
Производство работ
Качество производимых работ решающим образом зависит от профессиональной подготовки лиц, которые их производят, и от компетентности лица, осуществляющего общее руководство.
Согласно действующим юридическим нормам руководство техническими и строительными работами должен осуществлять ответственный техник-прораб. Компетенция ответственного техника-прораба распространяется в первую очередь на реализацию утвержденного проекта, на соблюдение требований по качеству и безопасности производимых работ, на обеспечение условий для профессионального осуществления работ.
Без участия ответственного техника-про-раба можно проводить только не затрагивающие несущие конструкции здания ремонтные работы и реконструкцию.
Застройщик всегда имеет право назначить своего представителя, технического контролера, который непосредственно на месте будет постоянно следить за ходом работ и контролировать их.
Специальные правила технического контроля изложены в соответствующих документах. Функции техника-контролера может выполнять и проектировщик, однако этот вид деятельности не следует путать с деятельностью мастера-проектировщика - последняя является составной частью работы проектировщика, поскольку данный род деятельности связан прежде всего с истолкованием, объяснением задач по осуществлению проекта.
О производстве работ речь пойдет также в других главах нашей книги.
3. Действие факторов строительной физики и строительной химии
Как в направлении извне вовнутрь, так и в направлении изнутри наружу здания подвергаются существенному вредному воздействию физических и химических факторов, от которых обязательно следует защищать конструкции. На внешнюю поверхность зданий воздействуют не только факторы, связанные с погодой, но и прочие источники опасности - главным образом химическое воздействие, копоть, продукты горения, выработка которых в наши дни приобрела поистине огромные масштабы и наносит значительный ущерб хозяйству. По сути дела, любые действия, связанные с эксплуатацией здания, способны причинить ему вред, стать воздействующими на строение негативными факторами, поэтому любое здание в процессе эксплуатации требует внимания и защиты. Однако и отказ от эксплуатации тоже наносит вред, и все же наибольшую опасность для строения представляет некомпетентность - будь то даже просто небрежное отношение к дому, она способна изменить саму основу здания, повредить его теплоизолирующую способность. Приведем такой пример: стоит треснуть и отвалиться всего лишь одной черепице, и крыша станет протекать, здание промокнет, конструкция начнет загнивать, теплоизоляция утратит свои положительные свойства - перечисление неприятных последствий можно было бы продолжить.
3.1. Воздействие на здание физических факторов
Виды теплового воздействия
К видам теплового воздействия относятся: холод, тепло, мороз, солнечная радиация, а также совместное воздействие этих факторов. Из-за колебаний температуры в некоторых материалах, из которых состоит поверхность здания, и даже в самой его несущей конструкции возникает напряжение, появляются растяжки, искривле
ния. которые часто становятся причиной дефектов.
На температуру поверхности стен и на возникающее в связи с этим разнообразное воздействие окружающей среды существенно влияет цвет материала облицовки и покрытия здания (3.1).
Воздействие солнечной радиации
Сильный нагрев и охлаждение могут положить начало процессу эрозии поверхностей, который выражается в ломкости, физическом разрушении образующих их материалов, цветные облицовки и окрашенные поверхности могут утратить первоначальный цвет.
Против основного воздействия солнечной радиации внутри здания мы защищаемся теплоизоляцией, а для защиты от вторичных эффектов формируем около здания благоприятную окружающую среду. К числу средств, которыми мы при этом пользуемся, относятся природные затенители - растения, но не менее важны и рукотворные затенители, ведь им мы можем придать нужную форму и расположить их так так, как это необходимо для функционирования здания. Второй способ - формирование вок
руг здания благоприятной среды, которая не позволит теплу прямого и отраженного излучения причинять вред конструкциям здания и мешать его функционированию (рис. 3.2).
Действие атмосферных осадков
К ним относятся: дождь, снег, косой дождь, снежные хлопья, а также воздействие осадков, сопровождающихся ураганным ветром (рис. 3.3).
Воздействие воды
Под этим в первую очередь подразумевается скопление воды, которая образуется в результате диффузии пара в направлении из внутренней части здания наружу, но сюда можно отнести и воду иного происхождения, которая затекает снаружи внутрь, например, прорыв труб, воздействие грунтовой влаги и грунтовых вод (рис. 3.4).
Рис. 3.1. Изменения температуры, вызываемые излучением тепла, в зависимости от цвета окраски стен здания (наблюдения проводились в июле) 1. - черный; 2. - серый, коричневый, зеленый, темно-красный; 3. - светлый; 4. - белый; 5 - внешняя температура воздуха
3 1 2
Рис. 3.3. Одновременное воздействие ветра и осадков может нанести огромный вред внутренним частям конструкции здания, например, в месте у прикрытых зазоров кровли, которые в обычных условиях хорошо выполняют свои функции
1. - кровля; 2. - длина перекрытия и щель; 3. - путь осадков; 4. - обрешетина; 5. - стропильная балка; 6. - нежелательное промокание
Рис. 3.2. Воздействие на здание солнечного излучения, отраженного от окружающего здание тротуара и от террасы
а) самое большое тепловое воздействие излучения бывает при сплошном покрытии; Ь) при покрытии с зазорами здание испытывает меньшие нагрузки от излучения; с) нагрузки от покрытия с зазорами, в которых растет трава, представляют уже меньшую опасность; d) лучший вариант - близость здания к природе
Воздействие ветра
Прямой удар сильного, ураганного ветра не так опасен, как действующая с другой стороны дома тяга ветра, она способна буквально «стянуть» со здания теплоизолирующий слой вместе со штукатуркой, а иногда даже вместе с крышей (рис. 3.5).
Рис. 3.4. Обычно негативное физическое воздействие на внешние стены здания при правильном проектировании и профессиональном выполнении работ может обрести положительный характер
а) петом воздействие ветра значительно охлаждает перегретые солнечными лучами поверхности здания; Ь) защита от косого дождя помогает сохранять стены чистыми; с) конвекционный воздушный поток за облицовкой защищает внешние стены и поверхность окон от солнца и охлаждает их
Рис. 3.5. Нагрузки от ветра на крыши с разным углом ската: А - горизонтальная проекция крыши; В - вертикальная проекция крыши, испытывающей нагрузки от тяги ветра; величина А х В прямо пропорциональная поверхности крыши, которая находится «под угрозой»
а) предполагаемая нагрузка от ветра на поверхность скатной крыши/внутреннее пространство при низкой крыше; Ь) при средней крыше; с) при высокой крыше
Механические дефекты
На поверхностях, с которыми постоянно соприкасаются люди, животные, растения и средства транспорта, даже при незначительном трении могут в конце концов возникнуть существенные дефекты. Для зданий очень серьезную опасность представляет эффект трения о стены раскачиваемой ветром листвы, он способен полностью изменить структуру поверхности стены, другая форма воздействия растительности (удары веток) может вызвать повреждение поверхности.
Загрязняющее воздействие
Штукатурка, облицовка, поверхности крыш, а также краски, которыми покрывают поверхности, имеют по большей части отрицательный электрический заряд, а частицы пыли, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии, как правило, заряжены положительно. Это приводит к тому, что неровные поверхности притягивают и удерживают пыль и загрязнения, что влечет за собой изменение цвета поверхностей. Особенно заметно это на облицовках с инертной пылью и с выскобленной поверхностью, где загрязненность неровных поверхностей подчеркивают гнезда куколок паука, сплетенные из узелков паутины. Такие поверхности рекомендуется ежегодно промывать струей чистой воды. Загрязняет дома и появление лишайника на поверхностях крыш, оседание копоти и микрочастиц дыма на внешних поверхностях зданий (рис. 3.6).
дождь
ШУМ
СНЕГОПАД
ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ
Рис. 3.6. Воздушный поток, возникающий под облицовкой стены, вызывает эффект тяги ветра: ограждающие конструкции должны соответствовать основным требованиям как в направлении снаружи внутрь, так и в направлении изнутри наружу
ПРОНИКАЮЩИЙ
3.2. Воздействие на здание химических факторов
В процессе эксплуатации зданий мы не ощущаем в достаточной мере той опасности, которая становится причиной все большего количества дефектов крыш и стен, поскольку сначала мы почти не замечаем, как проходит тот или иной процесс. Его дальнейшему развитию способствуют следующие факторы:
-загрязненный воздух, кислотные дожди и летучие компоненты выбрасываемых в атмосферу газовых смесей;
- влажный, соленый (кислотный) воздух;
- химические реакции между распадающимися частицами, присутствующими в воздухе (они могу стать причиной разрушения химической структурной решетки вещества);
- электрохимические явления, возникающие при соприкосновении различных металлических конструкций и элементов (рекомендуется уделять этому пристальное внимание, особенно при сочетании медных, бронзовых и прочих (например, алюминиевых, а также цинковых и оцинкованных) элементов и крепежных материалов, поскольку нам вряд ли удастся остановить начавшийся электрохимический процесс).
Единственный путь решения проблемы - профессиональная, тщательная защита, подбор и распределение соответствующих материалов и конструкций, сочетающихся друг с другом. Оптимизировать электрохимические явления помогает, в частности, обязательная система заземления фасадов и крыш с металлическим каркасом.
Вторая причина негативных химических воздействий на внешнюю сторону зданий и конструкции - это сама эксплуатация строения либо нарушение технологических процессов. К категории подвергающихся особому риску строений относятся, например, бани, прачечные, где химические испарения воздействуют на ограждающие конструкции. Их негативное воздействие выражается в изменении цвета внешних и внутренних поверхностей, в их разложении под действием реакции (например, разрушается штукатурка) и т. д. Сюда же можно отнести неправильный монтаж писсуаров, несоответствующую бункеровку бытовых и промышленных химикалий или нарушение процессов их переработки.
Следует отметить, в доме, простоявшем в течение жизни одного поколения, почти обязательно проявляются признаки, связанные со строительной химией, поскольку «что-то» всегда происходит. Мы часто становимся свидетелями гниения, которое вызывает неправильная
Лучшей защитой от химического воздействия, которому подвергается здание, служат окна и конструкции крыши, изготовленные из профильного пластика
укладка слоев в перекрытиях, появления пятен, которые вызывает окисление и засоление.
Мы не ставим перед собой задачу подробно останавливаться на вредных химических явлениях, однако стоит отметить, что при проектировании и строительстве здания необходимо учитывать взаимосвязь между физическими и химическими воздействиями, потому что в противном случае мы узнаем о них, обнаружив неизбежно возникающие дефекты.
3.3. Требования, предъявляемые к зданию
К числу наиболее важных требований, предъявляемых к внешним и внутренним ограждающим конструкциям зданий, относятся:
- стойкость к колебаниям температуры (тепло- и морозостойкость);
- стойкость к воздействию атмосферных осадков;
- влагостойкость (или наоборот - способность пропускать внешние и внутренние потоки воды и испарения);
- устойчивость окраски;
- устойчивость к воздействию загрязнений;
- пожаростойкость (способность замедлять распространение огня);
- возможность легко проводить текущий ремонт и чистку;
- прочность (долговечность);
- экономичность;
- простота в производстве.
При составлении проекта следует обязательно учитывать вышеперечисленные требования, не забывая также об энергетических факторах, играющих существенную роль в течение всего срока службы здания.
Рис. 3.7. Нагрузки на стену с двойной оболочкой, связанные со строительной физикой, когда положительное действие теплоизолирующего слоя, соприкасающегося с внешней средой, препятствует конденсации влаги и появлению плесени во внутреннем пространстве
1. - лицевая облицовочная стена; 2. - вентиляционный воздушный зазор; 3. - теплоизоляция; 4. - капитальная стена; 5. - пояс; 6. - внутренняя штукатурка; 7. - беспрепятственно проникающий пар; 8. - пониженная теплопроводность; 9. - отраженная солнечная радиация; 10. - косой дождь
Рис. 3.9 Место окна
теплоизолирующего застекления, которое встраивается во внешнюю стену традиционной конструкции
а) установленное в середине стены - приемлемое качество; Ь) установленное вровень с плоскостью стены - неправильное решение, поскольку в отличие от предыдущего варианта здесь повышается эффект теплового моста, а под действием конденсации влаги угол стены будет промокать, покрываться плесенью
с
современной системой
Рис. 3.8. Температурные линии слоев, поддающиеся измерению в стенах-перегородках, - показатели зимнего периода (для обогреваемых помещений)
а) при традиционном соединении конструкции стены и окна; Ь) при соединении двухоболочной, теплоизолированной, облицованной стены с дверью; с) при соединении стены традиционной конструкции с входной, секционной дверью подъезда
3.4. Строительная физика зданий
Проблемы строительной физики стен зданий связаны в первую очередь с явлением теплового движения и с перемещением влаги, однако большую роль играют также метеорологические факторы, например, воздействие ветра и осадков (рис. 3.7-3.10).
Рис. 3.10. Изображенная на рис. 3.9 стена с усиленной теплоизоляцией (оба решения - отличного качества)
а) с окном, утопленным в нишу; Ь) с окном, совмещенным с плоскостью стены
+13°
+13“
Тепловое движение и движение влаги
Перенос тепла - это способ распространения тепла, перемещающегося из одного места в другое в форме либо теплопроводности, либо теплопередачи, либо теплового излучения или в комбинации этих форм. В круг понятий, связанных с теплопроводностью. входят все те явления, которые связаны с колебанием температур и с тепловым балансом. Помимо теплоизоляции сюда относятся;
Рис. 3.12. Угол традиционной кирпичной стены, выполненный в форме лизены (плоского вертикального выступа), увеличивает внешнюю охлаждающуюся поверхность
а) конструкция угла кирпичной стены; Ь) средняя поверхностная температура и температура слоя в зимний период; с) анализируемый участок стены, где отрезок F, значительно меньше суммы отрезков F2, поэтому процесс охлаждение в нем интенсивнее, а конденсация влаги в углу стены
Рис. 3.11. Анализ послойной температуры в стене традиционной кирпичной кладки
а) конструкция угла кирпичной стены; Ь) средняя поверхностная температура и температура слоя в зимний период; с) анализируемый участок стены, где отрезок F1 значительно меньше суммы отрезков F2, поэтому процесс охлаждения интенсивнее и конденсация влаги в неизбежна
a)
в нем идет углу стены
Рис. 3.13. Закругленный угол стены значительно уменьшает внешнюю охлаждающуюся поверхность, поэтому такая форма предпочтительнее (приемлема при использовании полого
Ь
17 C° »20C°
b)
- теплопоглощение,
- тепловая инерция,
- затухание тепла, - задержка тепла.
Зимой эти факторы снижают неравномерность обогрева, а также уменьшают воздействие кратковременных пиковых заморозков, а летом смягчают перегрев, который вызывает солнечная радиация. Между ограждающими конструкциями и воздухом происходит теплообмен, который в значительной степени зависит от скорости движения воздуха. Поверхности, которые подвергаются воздействию ветра, зимой охлаждаются сильнее, чем защищенные от ветра участки.
Под защитой зданий от теплового излучения подразумевается защита от солнечной радиации. Климатические условия Европы таковы, что при теплотехническом проектировании необходимо учитывать условия не только зимнего, но и летнего периода. Установка соответствующих ограждающих конструкций позволяет добиться температуры воздуха, при которой тепловосприятию вызывает приятные ощущения; помимо конструкции стены большое значение для этого имеет обработка внешних поверхностей здания (цвет, характер поверхности), т. к. она существенно влияет на отражение солнечных лучей и на их поглощение.
Рис. 3.14. С теплотехнической точки зрения закругленный угол - идеальное решение, где величина F1 по своим пропорциям приближается к F2, поскольку внешняя охлаждающаяся поверхность уравновешивается довольно длинной внутренней, нагревающейся поверхностью
а) вид сверху; Ь) поверхностная температура и температура слоя в зимний период; с) анализируемый участок стены
Кроме того, важную роль играют также различные затеняющие конструкции (рис. 3.11-3.14).
Перемещение влаги - это перенос влаги в конструкциях стен, ее медленное распространение (диффузия пара) и поглощение (сорбция), оно возникает также в результате совместного действия вышеназванных явлений.
«возвращает»
влагу
♦ 13C°
-15C=
VAV.V.WAV,
Рис. 3.17. Конструкция крыши с двумя вентиляционными каналами: «А» -интенсивная («сквозня-ковая») вентиляция кровли, «В» - пароочищающая, просушивающая вентиляция конструкции крыши с замедленным движением воздушного потока
a)
b)
Рис. 3.15. Здание с традиционными кирпичными стенами и с дополнительной теплоизоляцией чердачного пространства
а) фрагмент анализируемого узла; Ь) послойная температура узла. При отсутствии внешней теплозащиты пояса в верхнем внутреннем углу неизбежно будет происходить конденсация влаги
Рис. 3.16. Вентиляция кровли при двухоболочной, слоистой конструкции, фрагмент нижнего узла; «А» - вентиляционный канал
Перенос влаги - это перемещение влаги в жидком состоянии, возникающее, когда конструкция непосредственно соприкасается с водой. Он может также возникнуть в результате появления грунтовых вод, при косом дожде, конденсации пара или в результате промокания. От грунтовых вод и промокания конструкцию необходимо защищать с помощью соответствующей изоляции, а конденсацию пара на поверхности ограждающих конструкций в любых домах за исключением помещений с влажным режимом работы (бани, душевые и т. д.) помогут предупредить соответствующие теплотехнические расчеты.
Воздействие косого дождя на вертикальные поверхности длится относительно недолго, вода при этом обычно не впитывается глубоко, после дождя она тем же путем уходит из стены, поэтому обычно даже самая обыкновенная штукатурка достаточно хорошо защищает вертикальные стены. Однако материалам, которые хорошо впитывают воду, это может нанести значительный ущерб, поэтому их нельзя применять для обработки внешних стен. Зазоры и стыки следует обрабатывать так, чтобы ветер не вдавливал в них воду. На зазорах лицевой стороны облицовочный слой следует наносить так, чтобы в случае попадания на них воды она могла легко уходить с этого участка (рис. 3.15).
Диффузия пара между внешней и внутренней сторонами стены возникает из-за разницы в уровне содержания влаги в воздушных средах с разными температурами, в результате образуется давление пара, что и вызывает медленное перемещение влаги. В отопительный сезон давление пара в воздухе обогреваемого помещения всегда бывает выше, чем во внешней среде, поэтому возникает диффузия пара с направлением изнутри наружу. На бытовом языке это называют «дыханием стен». В последнее время под «дыханием стен» подразумевается еще и то обстоятельство, что в менее насыщенные влагой периоды стена помещению.
Рис. 3.18. На процесс вентиляции конструкции крыши значительно влияют метеорологические факторы, которые повышают нагрузки на конструкцию
Внешние стены
Поглощая пар (это явление называется сорбция), строительные материалы впитывают в себя влагу из окружающей воздушной среды. Бывает это в том случае, если содержание влаги в материалах ниже влажности окружающей воздушной среды. В противном случае происходит высыхание. Если содержание влаги соответствует состоянию равновесия, строительный материал называют «воздушно-сухим». С точки зрения строительной физики ограждающие конструкции здания играют очень важную роль в процессе формирования переноса тепла. С точки зрения строительной техники слои конструкции либо образуют единое целое с ее внешней поверхностью, либо отделяются от нее более или менее широким воздушным зазором, т. е. делаются в виде отдельной оболочки (или слоя). Эффект последнего решения состоит в том, что перед конструкцией стены мы как бы помещаем зонтик, который защищает ее от различных метеорологических воздействий (солнце, ветер, дождь). При оформлении фасадов зданий современной архитектуры эта конструкция, выполняющая функцию щита (экрана), имеет очень большое значение (рис. 3.16-3.18).
В конструкции крыши соответствующие слои и свободные зазоры между ними можно рассматривать как оболочки - точно так же, как и в стенах.
Органичные детали фасадов, которые составляют единое целое с внешней поверхностью конструкции стен, воздействуют на явление переноса тепла в том смысле, что они в разной степени отражают или поглощают солнечные лучи, поэтому и нагреваются по-разному (это зависит от цвета, неровностей или гладкости фасада). Это колебание температур будет неодинаковым и в различных слоях стены. Часто случается, что из-за этого стены коробятся, на них появляются трещины, и стены отходят от перекрытия. Однако если отвлечься от перечисленных моментов, можно сказать, что теплотехническое поведение конструкции стен изменяется незначительно (и зависит это, прежде всего, от теплотехнических характеристик примененных слоев и от их толщины).
С точки зрения переноса тепла решающее значение имеет обработка внешней поверхности конструкции стены. Главным образом именно от этого зависит, будет ли конструкция стены достаточно защищена от воздействия атмосферных осадков (особенно от косого дождя). Под защитой от атмосферных осадков подразумевается прежде всего соответствующая обработка стыков и зазоров, а с точки зрения диффузии пара такая защита может считаться адекватной, если внутри ограждающей конструкции не конденсируется влага.
Зазоры необходимы не только с точки зрения производства и монтажа, но и в связи с тем, что неизбежное перемещение тепла выравнивается именно в зазорах. Пар внутри ограждающей конструкции обычно постепенно перемещается из области с меньшим давлением (обычно она расположена снаружи) в направлении стороны с большим давлением (обычно - по направлению вовнутрь). Иногда при этом достигается давление насыщения (оно различается для разных температур), которое сопровождается конденсацией пара внутри
Помимо метеорологических нагрузок, внешние стены чувствительны еще к одному фактору - к брызгам дождевой воды (растаявшего снега), которые попадают на них с земли
конструкции. Такая конденсация происходит у т. н. парового барьера, если же барьер не образуется, то и конденсация не возникает. Особую опасность в этом отношении представляют многослойные конструкции, внешний слой которых сделан из материалов. обладающих более высоким сопротивлением диффузии пара, чем внутренний слой: ведь в этом слое давление пара сильно меняется (и сохраняется большая разница в давлении пара), в то же время температура и связанное с ней давление насыщения на двух сторонах слоя почти не отличаются друг от друга.
Конденсация пара может нанести большой вред конструкции стен. Образуясь под лицевыми слоями, она может стать причиной промерзания, появления трещин, отставания от основы, поэтому выпадение конденсата необходимо предупреждать. Поскольку перемещение влаги происходит медленно, последствия таких вредных явлений могут проявиться лишь через несколько лет, вот почему особое значение имеет качественное выполнение работ.
Рис. 3.19 Метеорологические нагрузки (дождь мороз, ветер, тепловое излучение) на конструкцию стены с одной оболочкой
а) кирличная/оштукатуренная стена; Ь) камен-ная/кирпичная стена; с) стена из кирпича-сырца; d) стена двойной конструкции (частично с двумя оболочками) с вентилируемыми зазорами
Один из основных принципов правильно го построения конструкции стены состоит в том, чтобы влага которая попадает в стену в результате перемещения воды в направлении снаружи внутрь, и пар, перемещающийся изнутри наружу, проходили сквозь стену наружу и испарялись, т. е. чтобы внешняя облицовка или штукатурка стены пропускали пар
Для традиционных однослойных стен, обладающих довольно большой толщиной диффузия пара не представляет проблем, поскольку пар распространяется внутри стены, не конденсируясь, и сама масса стены благодаря большой высоте и большим размерам помещения способна удерживать пар до тех пор, пока в результате изменившихся условий влажности воздуха влага не улетучится сама (рис 3 19).
Облицовки внешних стен (камень, керамика, пластик и т. д.), обладающие большим сопротивлением проникновению пара, или облицовочные слои, выполняющие роль паробарьера (стекло, металл и т. д.), следует обязательно вентилировать. Благодаря вентиляции разница в давлении пара с двух противоположных сторон облицовки резко снижается (за облицовкой образуется немного более высокое давление пара, чем с внешней стороны), и опасность конденсации влаги практически сводится к нулю. Согласно другой точке зрения, нужно повышать торможение пара внутренней стороной стены пропорционально его торможению с внешней стороны Однако это решение тре бует от проектировщика продуманного подхода, поэтому оно менее желательно
Стены с двойной оболочкой
Специалисты отдают предпочтение фасадным формам и облицовкам, отделенным от внешней поверхности конструкции стены воздушным каналом, поскольку их теплотехнические параметры - как по показате-
лям перемещения тепла, так и сточки зрения перемещения влаги - гораздо лучше, чем у других конструкций.
Воздушный канал, отделяющий поверхность внешней стены от ее внутренних слоев, защищает ее конструкцию от солнечной ради ации, благодаря чему значительно понижает летние тепловые нагрузки в результате этого затухание тепла в конструкции стены будет лучше, чем у традиционного однослойного фасада. С конструктивной точки зрения экранированные стены даже зимой находятся в более благоприятном положении, поскольку затенители снижают охлаждающее действие ветра. При проведении теплотехнических расчетов это явление выражается в снижении коэффициента внешней теплопередачи.
Еще одно преимущество состоит в том, что благодаря солнцезащитным экранам, которые ограждают конструкцию стен и от косого дождя, внешние поверхности будут более сухими, что улучшает и теплотехни ческие характеристики, т. е. коэффициент теплопроводности (к) улучшается на 2-5%.
С точки зрения перемещения влаги предпочтение отдается облицовкам фасада, которые отделены от основы воздушным зазором, поскольку при этом не надо специально защищать от дождя внешнюю поверхность стены либо делать на ней водоопалкивающее покрытие. Диффузия пара происходит в очень благоприятных условиях, потому что через воздушный зазор стена свободно дышит со стороны внешнего воздушного пространства.
Ширина воздушного канала должна составлять 50-90% ширины облицовочной стены, а толщина (v) - не меньше 2-3 см (для одно- и двухэтажных зданий). Толщина и непрерывная высота воздушного зазора позволяют интенсифицировать вентиляцию. Практически идеальным считается решение, когда воздух для вентиляции поступает из подвала или из пространства, которое обогревается биологическим путем, например из окружающего здание пространства, затененного зелеными кустами. Стоит учитывать что более 2/3 инсо ляции поглощают растения, таким образом будет решена проблема поступления прохладного воздуха даже в самую сильную летнюю жару. Для информации заметим, что для 10 м2 облицовочной стены требуется 1,5-2 м2 растений, дающих биологически плотную тень.
Сечение входного отверстия вентиляционного канала считается достаточным, если оно имеет форму полосы, свободно от сопротивления и почти совпадает с сечением вентиляционного канала. При точечном и при щелевом (т. е. зауженном) входном отверстии размер воздушного канала на каждый метр фасада в проекции должен составлять не менее 50 см2 (рис. 3.20).
Повышение интенсивности вентиляции с точки зрения перемещения влаги и поддержания поверхности в сухом состоянии в любом случае играет положительную роль, поскольку вентиляция препятствует конденсации влаги на внутренней поверхности облицовки. В отсутствие движения воздуха некоторое количество пара ежедневно конденсируется на холодной стороне облицовки. Однако с
Рис. 3.20. Фрагмент двухоболочной внешней стены
1. - кирпичная облицовка; 2. - входное вентиляционное отверстие; 3. - выходное вентиляционное отверстие; 4. - воздушный зазор; 5. - капитальная стена; 6. - подоконник; 1. - водосток; 8. - окно;
9. - цоколь; 10. - гидроизоляция
точки зрения перемещения тепла ситуация трактуется не столь однозначно, потому что интенсивный поток воздуха зимой уносит с собой слишком много тепла с поверхности стены, а летом в некоторых случаях (например, в отсутствие поступления биологически охлажденного воздуха) он приносит за стену избыточное тепло.
Послойная структура конструкции крыши
Дополнительное обустройство чердачных пространств, построенных по традиционной технологии, в техническом плане, как правило, осуществимо, однако при этом необходимо основательно продумать вопросы, связанные со строительной физикой и теплотехническими требованиями, поскольку здесь мы можем столкнуться с определенными проблемами.
Рис. 3.21. Система вентиляции крыши с нижним щелевым входным отверстием (под защитным козырьком) и верхними точечными выходными отверстиями (у конька крыши)
а) вид спереди; Ь) с одинарным вентиляционным каналом; с) с двойным вентиляционным
Здания с двухоболочными ограждающими конструкциями, с облицовкой из малых элементов
Рис. 3.22. Система вентиляции крыши с тачечными нижним входным и верхним выходным отверстиями а) вид спереди; Ь) с одинарным вентиляционным каналом; с) с двойным вентиляционным каналом
Неплоская форма крыши и достаточный угол наклона скатов обычно позволяют оптимально использовать внутреннее пространство под скатами. Однако сооружение под крышей многослойной конструкции представляется задачей более сложной, чем сооружение аналогичных стен (причина тому - вышеупомянутые вопросы строительной физики).
Сточки зрения строительной физики послойная структура скатной крыши считается соответствующей технологическим требованиям, если она имеет многослойную кровлю с вентиляционным воздушным каналом.
Последовательность слоев у крыши должна быть такой, чтобы она выдерживала не только моросящий дождь, который часто идет в климатических условиях Центральной Европы, но и ливни, и грозы, и косые дожди, которые налетают внезапно и приносят большие осадки, и дожди с градом, наносящие строениям механические повреждения, и быстро покрывающий крышу ледяной коркой «гололедный дождь», и снегопады, сопровождающиеся нагрузками на конструкцию крыши, а впоследствии при таянии снега вызывающие протечки и эффект напряжения конструкций. Хорошо построенная кровля не должна пропускать осадки или может пропускать их в очень незначительной степени.
В зависимости от необходимого уровня защиты кровля может быть водонепроницаемой и водоупорной.
При сооружении водонепроницаемой кровли (как на плоских, так и на скатных крышах) обычно пользуются методом клееного покрытия или покрытия с заполнением зазоров. Как при использовании рулонных кровельных материалов, так и при покрытии отдельными элементами необходимо следить за тем, чтобы закрепление или клеящий слой удерживали материал на наклонной плоскости даже в летнюю жару. Водонепроницаемую крышу можно соорудить также из металлического листа с применением специальных креплений; однако в этом случае могут возникать проблемы с влагой, которая в больших количествах конденсируется на внутренней стороне охлаждающейся кровли. Поэтому деревянные доски, которые служат основой для металлического листа, также необходимо проветривать.
Скатные крыши, как правило, делают водоупорными. На противоположных скатах водоупорной крыши может выпадать только такое количество влаги, которое будет полностью испаряться естественным путем, а ее временное появление не должно наносить вреда конструкциям и пользователям здания. По этой причине под водоупорной кровлей не только обязательно делают вентиляционный канал (рис. 3.21-3.22), но и укладывают предохранительную изолирующую подкладку.
Общие правила вентилирования кровли:
-свободное сечение входного воздушного отверстия вдоль навеса должно составлять не менее 2% вентилируемой поверхности кровли, или не менее 200 см2/м;
- свободное сечение вентиляционных отверстий, расположенных вдоль конька крыши, должно составлять не менее 1/4 свободного сечения входных вентиляционных отверстий, т. е. оно должно быть меньше сечения входных отверстий;
- сечение воздушных каналов между кровлей и подкладочной пленкой, а также между подкладочной пленкой и теплоизоляцией должно составлять не меньше 200 см2, высоту контрреек, которые обеспечивают воздушный канал, целесообразно увеличить до максимума, т. е. до 5-7 см.
Холодная крыша - это двухоболочная конструкция крыши, в которой внутренняя, теплоизолированная оболочка, отделена от внешней, т. е. от той, которая защищает крышу от влаги атмосферных осадков вентилируемым воздушным слоем или воздушным каналом.
Теплая крыша - это однослойная конструкция без воздушного канала, отделяющая внутреннее пространство от внешнего и состоящая из одного или нескольких слоев.
Скатные крыши как при пустом, так и при обустроенном чердачном пространстве практически всегда относятся к категории холодных, обычно они имеют водоупорную кровлю. При их сооружении следует обращать особое внимание на следующие моменты:
- угол наклона ската должен быть таким, чтобы вода не задерживалась на поверхности кровли, а быстро стекала с нее;
- материал кровли и ее форма, а также форма элементов должны быть такими, чтобы вода беспрепятственно стекала по их поверхности и чтобы давление ветра как можно меньше вдавливало воду в зазоры элементов;
- соединение кровли с дополнительными конструкциями (кровельными элементами, решетками для задержания снега, слуховыми окнами, печными трубами, каналом для антенны и т. д.) должно быть достаточно прочным;
- сбор и отвод атмосферных осадков, стекающих с плоскости крыши, должен быть беспрепятственным, а протяженность отвода максимально короткой (рис. 3.23-3.25).
Рис. 3.24. Традиционная вентилируемая конструкция крыши, без контрреек, с подкладочной пленкой, уложенной на стропила поперечно, с вентиляционным каналом
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - вентилируемый воздушный канал; 2. - чердачное пространство; 3. - нижнее входное вентиляционное отверстие; 4. - выходное вентиляционное отверстие (редко используемый, неудачный вариант)
Рис. 3.23. Традиционная конструкция крыши без предохранительной подкладочной пленки, с проветриваемым чердаком, с нижним и верхним вентиляционными отверстиями
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - чердачное пространство; 2. - входное вентиляционное отверстие; 3. - выходное вентиляционное отверстие
Рис. 3.25. Традиционная конструкция крыши с распорными рейками, на которых закреплена пленка, и с двойным воздушным вентиляционным каналом
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - вентилируемый воздушный канал; 2. - чердачное пространство;
3. - нижнее входное вентиляционное отверстие; 4. - верхнее выходное вентиляционное отверстие (идеальный вариант)
Рис. 3.26. Элементы многослойной конструкции крыши и воздействия, которым они подвергаются А - излучение, действующее на крышу; В - излучение, отраженное от крыши и от конструкции; С - тепло от системы отопления, пар и влага, поступающие изнутри; D - пар и тепло, отраженные системой вентиляции или дышащей облицовкой, отражающей пленкой;
1. - кровля; 2. - обрешетины, 3. - контррейка: 4. - предохранительная пленка; (предпочтительно с отражающей поверхностью); 5. - теплоизоляция, устанавливающаяся между стропилами; 6. - стропила; 7. - поперечная балка; 8. - непрерывная теплоизоляция, установленная под стропилами; 9. - слой паробарьера либо отражающая пленка; 10. - ригель (рейка); 11. - нижний облицовочный слой; 12. - лежень; 13. - принимающая конструкция стены
Связь между теплоизоляцией и покрытием крыши
Нет необходимости более подробно объяснять, что кровля скатных крыш, на которые непосредственно воздействуют солнечная радиация, ветер и снег, сама по себе не может защитить чердачное пространство от перегрева и от полного охлаждения, способных вызывают его повреждение. Это будет особенно понятно, если учесть разницу между зимней температурой, которая из-за ветра нередко понижается до минус 20 °C и более, а летом под действием солнечной
Теплоизолированная конструкция крыши с нижней облицовкой определяет внешний вид мансарды в целом
радиации повышается до 50-60 °C. Из таких вероятных показателей сезонной разницы температур следует, что:
- для кровли всегда следует выбирать такой материал, который способен, не деформируясь, выдерживать колебания температур.
- Элементы кровли должны соединяться друг с другом и с дополнительными конструкциями так, чтобы смещения, вызываемые колебанием температур, не приводили к образованию дефектов и возникновению протечек.
- Необходимо позаботиться о защите поверхности более чувствительных к нагреванию кровельных материалов; для этого используют светоотражающие вещества.
- Если кровельный материал окрашен в темный цвет или если он может сильно нагреваться, необходимо обеспечить эффективную вентиляцию воздушного зазора под кровлей.
- Если мы хотим обустроить чердачное пространство, разместив там помещения, предназначенные для постоянного проживания, нужно защитить чердак от вышеупомянутых температурных колебаний: под кровлей необходимо уложить теплоизолирующие слои.
- Однако одних лишь теплоизолирующих слоев недостаточно, нужно сделать вентиляционный слой между кровлей и теплоизоляцией, он будет необходим как в летних, так и в зимних условиях. Еще один, нижний вентилирующий слой необходим для того, чтобы «не задыхались» деревянные детали крыши.
- Для защиты внутреннего пространства послойное строение теплоизоляции и конструкцию узлов следует выбирать так, чтобы они соответствующим образом отводили конденсат, образующийся на внутренней стороне кровли, и обеспечивали испарение влаги, препятствовали попаданию образующихся испарений на элементы конструкции; фактура теплоизоляции должна быть такой, чтобы на ней не образовывался тепловой мост.
Рис 3.27 Кровля с однослойной теплоизоляцией а) обычный вариант; Ь) с утолщенной теплоизоляцией около стропил; 1. - теплоизоляция; 2. - стропила; 3. - вентиляционная щель (щели); 4. - обрешетина
Рис. 3.28. Варианты укладки слоев под формой здания, изображенной «в разрезе»
а) поперечный разрез (с направлениями воздействия ветра); Ь) армированный вариант (часто используемое, однако НЕУДАЧНОЕ решение); с) армированный вариант с воздушными каналами, с изоляцией, защищенной от мелкого снега и пара, с двойной теплоизоляцией по двум направлениям; d) стропильная ферма, установленная на железобетонную несущую конструкцию, с теплоизоляцией, отвечающей теплотехническим требованиям (очень удачное решение)
- При изготовлении теплоизоляции на чердаке всегда следует помнить, что эффективность кровли, даже имеющей хорошую теплоизоляцию, существенно ухудшается, если мы не уделим особого внимания созданию воздушного заслона на ограждающей конструкции и не сделаем нижнего паробарьера (рис. 3.26).
Принимая во внимание вышеперечисленные правила строительства кровли и теплоизоляции, мы тем самым не только обеспечим защиту и соответствующее качество чердачного пространства или обустроенной на нем мансарды, но значительно увеличим срок службы конструкции крыши и кровли. Подробный разговор о многих выделенных здесь пунктах мы продолжим в последующих главах книги, а пока остановимся лишь на двух проблемах, о которых в большинстве случаев при строительстве скатной крыши забывают (рис. 3.27).
При строительстве скатных крыш теплоизолирующие плиты между стропилами часто устанавливают так, что стропила, по сути дела, превращаются в тепловой мост. Под действием этих тепловых мостов на чердаке поверхности стен под стропильной конструкцией или их облицовки выцветают. Поскольку дерево лучше проводит тепло, чем теплоизолирующие материалы, эту проблему можно решить, если тем же утеплителем укрыть
со всех сторон и стропила, уменьшив тем самым их охлаждающуюся поверхность. Одновременно мы добьемся того, что в теплую летнюю погоду стропила будут меньше нагреваться, и это продлит срок их службы (рис. 3.28).
В правильном строительстве скатных крыш большое значение имеет вентиляция, поэтому созданию соответствующей системы вентиляции скатных крыш необходимо уделять гораздо больше внимания. Ведь в процессе обустройства чердачного пространства может появиться множество дефектов, причиной которых стала именно плохая вентиляция.
Если мы строим скатную крышу, не оборудуя под ней мансарды, то вопрос вентиляции чердачного пространства следует решать так, чтобы свежий воздух поступал под свесом, а нагревшийся уходил в области конька крыши. Поэтому на крыше с традиционным черепичным покрытием коньковую черепицу следует укладывать нв на раствор, а всухую, тогда воздух сможет выходить через образующиеся зазоры. У навеса через каждый метр необходимо делать продушины сечением не менее 200 см2, через которые в чердачное пространство будет поступать воздух, причем эти продушины необходимо сеткой защитить от птиц. Если по каким-то причинам невозможно сделать продушины, тогда пространство под кровлей или малый чердак следует проветривать через вентиляционные отверстия, сделанные на самой высокой точке фронтонной или противопожарной стены (рис. 3.29-3.38).
Использование больших стеклянных поверхностей порождает много проблем, связанных с экономическими и техническими вопросами. В пристроенном к дому зимнем саду они, естественно, эффективны и дают определенную экономию. При больших стеклянных поверхностях с увеличенным количеством слоев стекла газовое наполнение, которое улучшает теплоизоляцию в системе слоев, увеличивает теплотехническое сечение системы. Кроме того, в летние месяцы для этих стеклянных поверхностей потребуется хороший затеняющий экран
Двухэтажный коттедж с армированным аркасом и внешней теппоизопяцией, облицованной малыми элементами
.‘и m
__________.IL
J*n<.
WMimi
В современной архитектуре используется все больше средств энергосбережения - от хорошей теплоизоляции внешних стен до технологического оборудования, обеспечивающего энергосберегающий режим
Эффектные образцы коттеджа с увеличенным «воздушным пространством» и дома на несколько семей. Крыша с увеличенной высотой позволяет применять ограждающие поверхности с минимальными размерами и эффективную теплоизоляцию под конструкцией крыши
b)
Рис. 3.29. Крыша с установленной между стропилами теплоизоляцией, натянутой пленкой и вентилирующими каналами
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - охлаждающий воздушный канал в обшивке; 2. - вентиляционный канал для просушки конструкции; 3. - входное вентиляционное отверстие; 4. - выходное вентиляционное отверстие
Рис. 3.30. Крыша с теплоизоляцией, установленной между стропилами; пленка уложена на дощатый настил и прибита гвоздями
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - воздушный канал в обшивке; 2. - вентиляционный канал конструкции, 3. - входное вентиляционное отверстие;
4. - выходное вентиляционное отверстие
Рис. 3.31. Крыша с установленной под стропилами теплоизоляцией, натянутой пленкой и вентилирующими каналами
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - воздушный канал в обшивке; 2. - вентиляционный канал в конструкции кровли конструкции: 3. - входное вентиляционное отверстие; 4. - выходное вентиляционное отверстие
1 2
Рис. 3.32. Крыша с теплоизоляцией, установленной под стропилами; пленка уложена на дощатый настил и закреплена ло верхнему краю
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - воздушный канал в обшивке; 2. - вентиляционный канал конструкции; 3. - входное вентиляционное отверстие; 4. - выходное вентиляционное отверстие (рекомендуется при очень малом угле наклона ската крыши)
Рис. 3.33. Крыша с установленной над стропилами теплоизоляцией и с вентилируемым воздушным каналом
а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - воздушный канал; 2. - входное вентиляционное отверстие; 3. - верхнее выходное вентиляционное отверстие или щель
Рис. 3.34. Крыша с теплоизоляцией, уложенной над стропилами на нижнюю лицевую облицовку а) фрагмент; Ь) вид в разрезе; 1. - воздушный канал; 2. - входное вентиляционное отверстие; 3. - верхнее выходное вентиляционное отверстие
Рис. 3.35. Крыша с навесом, в котором имеется скрытый водосток, и с удачно расположенными над плоскостью крыши входными вентиляционными отверстиями
А - вентиляционный канал в обшивке; В - вентиляционный канал конструкции крыши
Рис. 3.36. Схема нижней части навеса с входными отверстиями вентиляционного канала, расположенного над и под плоскостью крыши
А - вентиляционный канал в обшивке; В - вентиляционный канал конструкции крыши (Внимание! На пленке могут образовываться водяные мешки!)
Рис. 3.37. Поперечный разрез свободного вентиляционного канала крыши
1. - обшивка от нижней плоскости; 2. - до верхней плоскости теплоизоляции; 3. - нижняя поверхность «сэндвича», или облицовки; V = поперечный разрез кровли
В комплект современных кровельных систем входят специальные элементы с вентиляционными отверстиями. Кое-кто ошибочно считает, что вентиляционные элементы следует равномерно распределять по поверхности крыши, однако это не так. Входные вентиляционные отверстия должны находиться в нижней части под навесом либо - в крайнем случае - в элементах черепицы с вентиляционным отверстием, которые укладываются во втором - четвертом рядах; воздух может поступать и через другие отверстия, но выходить он должен исключительно через вентиляционные отверстия, расположенные у конька крыши, либо через отверстия в элементах черепицы, которые в зависимости от размеров поверхности крыши размещают в один или два ряда в промежутках между стропилами.
Рис. 3.38. Вентиляционные воздушные каналы крыши предупреждают перегрев конструкции, обеспечивают постоянную вентиляцию и выводят испарения со всех конструкций
а) выходное вентиляционное отверстие с коньковым черепичным элементом; Ь) воздушные каналы, обеспечивающие возможность движения воздуха в двух направлениях
В противном случае (при иных решениях) возникнут завихрения воздушного потока, меньше будет разница между поступающим и выходящим воздухом, что существенно снизит эффективность вентиляции. Необходимо также внимательно следить за тем, чтобы угол наклона ската всегда обеспечивал беспрепятственный ток воздуха вверх. Если для этого нет других возможностей, необходимо увеличить размеры отверстий для поступления и выведения воздуха и высоту контрреек.
3.5. Теплоизолированные ограждающие конструкции здания
Под ограждающими конструкциями здания, которые определяют характер и форму дома, подразумевают цоколь и внешние стены до той точки крыши, с внутренней стороны которой размещается обогреваемое (или охлаждаемое) внутреннее пространство.
В интересах рационального уменьшения толщины и массы внешних конструкций с учетом статических и теплотехнических факторов были разработаны специальные конструкции. Сформировались многослойные конструкции, в которых несущие элементы делаются из кирпича или железобетона, реже - из других материалов (легкий бетон и пористый бетон), а под облицовку укладываются специальные теплоизолирующие слои. Поскольку к морозостойкости цоколей в наши дни предъявляют более строгие требования, их послойная система определяется с применением специфических и скрупулезных методов расчета, кроме того, цоколи в соответствии с материалами и строительной технологией, которые применялись для данного здания, выполняют также роль теплоизолятора.
Верхние ограждающие перекрытия и кровля, так же как и стены, делаются многослойными, они соответствуют строгим теплотехническим, конструктивным требованиям и нормативам прочности.
Тепловые мосты
Железобетонные пояса и балки, проходящие внутри стен, а также солярии и лоджии с точки зрения тепловых мостов относятся к кругу т. н. чувствительных конструкций. Выступающие, сквозные перекрытия, консоли, устои перекрытий, галтели (аттики, линейные и точечные водостоки) также создают возможности для образования тепловых мостов. Тепловой мост может привести к конденсации пара, к появлению плесени, это можно предотвратить лишь с помощью интенсивной теплоизоляции и постоянного отвода воды с критических точек.
При современной технике строительства тепловые мосты возникают лишь в отдельных анализируемых точках или внутри элементов. Например, в перекрытиях крыши, где стропила могут стать тепловым мостом по отношению к теплоизоляции, которая укладывается между ними. Точно так же при укладке современного кирпича на раствор тепловой мост может возникнуть в области шва. В последнем случае речь идет о том, что тепловой поток бывает более интенсивным в материалах или в слоях с более высокой плотностью. Однако на практике это означает, что при проведении теплотехнических расчетов учитывается кладка кирпичной стены с плотными швами, или со швами, имеющими воздушный зазор, либо с учетом среднерасчетного коэффициента теплопередачи.
Существуют также точечные тепловые мосты, которые проникают главным образом в крупное сечение сквозных или ограждающих конструкций либо пересекают их. К точечным тепловым мостам относятся связывающие элементы, крепежные болты, гвозди и т. д. На армированных крышах, где несущий каркас или облицовка поверхности крепятся обычными гвоздями или шурупами, о наличии теплового моста свидетельствуют ржавеющие от конденсата головки гвоздей, не говоря уж о гипсокартонных поверхностях с тонким слоем краски, сквозь который через несколько лет проступает ржавчина шурупов. К точечным тепловым мостам относятся крепежные элементы облицовки внешних стен и даже анкерные болты стропильной фермы. На последних интенсивное выпадение конденсата наблюдается в направлении изнутри наружу (а не так, как на крепежных элементах). Поэтому даем вам полезный профессиональный совет: крепежные элементы, вызывающие появление теплового моста, должны быть изготовлены из нержавеющего материала или иметь нержавеющую поверхность.
Общеизвестно, что бетон хорошо проводит тепло, однако не все знают, что помещенные в бетон металлические элементы существенно повышают теплопроводность железобетона. В местах связки арматуры образуются значительные тепловые мосты. При отсутствии надлежащего покрытия металла может начаться коррозия арматуры и эрозия бетона.
В качестве точечных тепловых мостов можно рассматривать и гвозди, забитые
поверх стропильных балок крыши. Хотя они и не играют большой роли в теплотехническом сечении, однако имеют огромное значение в экономическом и техническом отношении, поскольку конструкция крыши остывает в направлении сверху вниз (или снаружи внутрь), поэтому на температурной границе конденсации шляпки гвоздей покрываются влагой, через три-четыре года они насквозь ржавеют. Через 10 лет шляпка гвоздя практически на 50-80% исчезает, а ее стабилизирующая роль сводится к нулю. Это приводит к разрушению деревянной конструкции, к нарушению соединений обрешетин с крышей и появлению волн на поверхности крыши.
Десятки и сотни тепловых мостов встречаются даже на домах, построенных с применением самой современной техники. В качестве интересного факта можно назвать реконструкцию крыши одной из церквей после Второй мировой войны: там, где конструкция крыши была скреплена деревянными гвоздями, узлы прослужили несколько столетий, а там, где «вмешивались» какие-то металлические крепежные элементы или гвозди, и крепление, и конструкция окислялись и вместе сгнивали.
Собственно говоря, в тепловой мост способна превратиться даже ручка на входной двери, и таких примеров можно привести много. Все это подталкивает нас к осознанию того, насколько предпочтительнее облицовка или теплоизоляция без металлических креплений.
Тепловая защита
Главная задача конструкций внешних ограждений (в основном стен и крыши) с теплотехнической точки зрения заключается в том, чтобы защищать внутреннее пространство от колебаний внешней температуры и чтобы при этом можно было обеспечивать идеальный внутренний микроклимат при минимальных затратах энергии на обогрев.
Воздействия внешней среды в течение одного дня - а также в том случае, если за основу взять весь год - проявляются периодически,
Дом, оснащенный соответствующей теплозащитой
имеют характер колебаний. Ограждающие конструкции смягчают и замедляют внешние температурные воздействия, и чем лучше качество конструкции, тем в меньшей степени и тем позже влияют колебания температуры внешней среды на внутреннюю температуру. Смягчение и задержка колебаний температуры зависят, в частности, от последовательности слоев в стенах и на крыше. Размещенные на внешней стороне теплоизолирующие слои всегда более эффективны, чем установленные на внутренней стороне. Поэтому чем больше тепла способна поглотить конструкция через внутреннюю поверхность, а затем отправить в сторону помещения, тем более качественной она считается. Данный эффект проявляется в еще большей степени, если изолирующий слой, теплопогпощающее свойство которого меньше, чем у плотного несущего слоя, установлен на внешней стороне. Такая конструкция стены, конечно, прогревается медленнее, но она и остывает медленнее, что дает особые преимущества при периодическом отоплении. Однако эта конструкция не подходит, например, для дачных домиков и офисов, где помещение надо прогревать быстро, в этом случае теплоизоляцию лучше устанавливать с внутренней стороны.
В летний период под воздействием солнечной радиации через стеклянные поверхности в помещения попадает значительное количество тепла. Воздействие теплого летнего воздуха способны уравновесить только такие конструкции стен, в которых плотный слой с большой теплопоглощающей способностью расположен на внутренней стороне, поскольку в этом случае для прогревания помещения понадобится большее количество тепла, т. е. помещение имеет более высокую термостабильность. В этом случае в летний период прогревание, которое вызывает солнечная радиация, будет меньше, а значительное количество тепла, накопленного в ограждающих конструкциях, при ночном проветривании будет уходить.
Рис. 3.39. Пустое вентилируемое чердачное пространство повышает прочность конструкции крыши, а правильно рассчитанная теплоизоляция верхнего перекрытия обеспечивает сбалансированное сочетание влажности и температуры
Еще одно преимущество, которое дает теплоизоляция, установленная с внешней стороны, с точки зрения теплозащиты состоит в том, что в конструкции стены глубина промерзания сдвигается в сторону внешней поверхности, таким образом снижается опасность промерзания конструкции стены. Теплоизолирующий слой, естественно, должен быть морозостойким (рис. 3.40-3.41).
Из всего сказанного следует, что применять внешний теплоизолирующий слой предпочтительнее на стене из плотного материала, ведь чем больше плотность материала, тем скорее он накапливает большое количество
Рис. 3.40. Колебания температуры в стенах с ” одной оболочкой, в сплошных и многослойных стенах при крайних летних и зимних величинах (на схеме указаны температурные величины внутренней поверхности стены)
А - для стены из сплошного или полого кирпича с облицовкой с двух сторон; В - с внутренней дополнительной теплоизоляцией и с облицовкой внешней стороны; С - с внешней теплоизоляцией фасадной стены и с облицовкой внутренней стороны
энергии, а в перерывах между нагреванием более равномерно отдает тепло во внутреннее пространство. Иными словами, аккумулированная энергия дольше сопротивляется воздействию, которое порождается поверхностным охлаждением. Если на отдельных участках конструкции стены теплопроводность выше, чем на остальных участках, значит, здесь температура внутренней поверхности будет ниже температуры окружающей среды (т. е. образуется тепловой мост). Разница в температурах поверхностей в области теплового моста может вызывать изменение цвета даже в том случае, если обычно на этом участке влага не конденсируется, поскольку пылинки, имеющиеся в воздухе, оседают на более холодных поверхностях и образуют т. н. пылевую тень (рис. 3.42-3.44).
. Рис. 3.41. Линия горизонта промерзания стен при •< ± 0,00 С
а) в здании с традиционной кирпичной кладкой; Ь) при внешней теплоизоляции (линия горизонта остается за плоскостью капитальной стены); 1. - горизонт промерзания в пределах от - 15 до + 20 °C; 2. - капитальная стена; 3. - штукатурка; 4. - современная теплоизолирующая система
Рис. 3.42. Линии горизонтов промерзания в стенах различной конструкции
а) стена из традиционного сплошного кирпича; Ь) традиционная кирпичная стена с внешним теплоизолирующим слоем; с) конструкция стены с двумя оболочками, с внешней теплоизоляцией (замерзает и становится причиной дефектов только скапливающийся конденсат)
Рис. 3.43. Послойное строение ограждающей конструкции с одной оболочкой и предельные
температурные показатели
а) стена из сплошного кирпича; Ь) стена из камня и сплошного кирпича; с) стена из сплошного кирпича с теплоизоляцией с внутренней стороны; d) стена из сплошного кирпича с теплоизоляцией с внешней стороны
Рис. 3.45. Сопряжение стены и окна при теплотехническом показателе ± 0,00 ’С будет идеальным, если оно имеет непрерывную переходящую оси
С точки зрения распределения температуры по поверхности теплоизоляцию также предпочтительнее устанавливать с внешней стороны,поскольку боковая теплопроводность внутреннего слоя с более высокой теплопроводностью в целом выравнивает разницу поверхностных температур. И с точки зрения теплозащиты не вызывает сомнений, что целесообразнее устанавливать теплоизолирующий слой на внешнюю сторону конструкции стены. На схемах наглядно изображено тепловое движение от пространства с более высокой температурой в сторону более холодного, очевидно также и то, что тепловые мосты - как зимой, так и летом - оказывают неблагоприятное воздействие на внутреннее пространство.
Рис. 3.44. Послойное строение внешней ограждающей конструкции с двойной оболочкой и предельные температурные показатели
а) с облицовкой, отделенной от капитальной стены воздушным каналом; Ь) со свободным воздушным каналом, заполненным теплоизоляцией (таким образом, по сути дела, она становится однооболочной); с) с кирпичной облицовкой фасада и дополнительной теплоизоляцией; d) с армированной облицовкой фасада и с теплоизоляцией
Рис. 3.46. С теплотехнической точки зрения предпочтительнее такое сопряжение балконной двери с полом, когда пол из бутобетона отделен от
*20 С°
Новые стандарты теплоизоляции, к сожалению, незначительно отличаются от старых, устоявшихся норм. Большинство специалистов и сегодня берут за основу показатели теплопроводности, которые содержали старые нормативы, т. е. исходят из того, каков коэффициент теплопроводности (к) в том или ином здании и как изменяется толщина стены в зависимости от различных облицовок. Производители кладочных материалов в своих спецификациях тоже указывают показатель «к» для необлицованной стены. Впрочем, в сравнительных анализах, когда речь идет не о каком-то конкретном здании, действительно можно руководствоваться именно этими показателями (рис. 3.45-3.47).
О дополнительной теплоизоляции стен много нового не скажешь, поэтому сейчас рассмотрим этот процесс с другой точки зрения, когда установку теплоизоляции еще нельзя назвать «дополнительной». Если это новое здание, проектировщик свободен в выборе конструкции внешней стены здания. Однако принять решение непросто, ведь не в каждом случае самым важным моментом является коэффициент теплопередачи - даже когда одним из важнейших факторов будет энергосбережение. Здания, которые строят сегодня, обычно имеют смешанную несущую конструкцию, т. е. очень часто в них в качестве вертикальных несущих элементов применяют железобетонные конструкции, колонны, а в качестве горизонтальных - балки, перемычки.
Рис. 3.47. Сопряжение окна со стеной, со вставной коробкой жалюзи (более темным цветом обозначена зимняя зона с температурой ниже тачки замерзания)
а) часто применяемое и самое неудачное решение; Ь) удачное решение, внутренние жалюзи с внутренней теплоизолирующей подкладкой; с) со сборной «теплоизолированной» коробкой в виде раковины; d) с линией оси. которая наиболее близко расположена к границе точки замерзания ±0,00 °C, с теплотехнической точки зрения наиболее удачное размещение окон (особенно предпочтителен вариант, когда теплоизоляция размещается с внутренней стороны)
Рис. 3.48. Балкон как тепловой мост и его защита от неблагоприятных тепловых воздействий а) при стенах традиционной конструкции; Ь) стены с внешней теплоизоляцией; с) с верхней теплоизоляцией балкона; d) с изоляцией капитальной стены и балкона в виде «конверта» (наиболее удачный, но также не идеальный вариант)
Появление тепловых мостов вызывают материалы с разными коэффициентами теплопроводности. Традиционную облицовку, нанесенную на теплоизоляцию, нельзя назвать правильным решением: проектировщик должен сознательно выбрать конструкцию с высоким коэффициентом теплопроводности, но такую, которую можно нанести быстро, а для теплоизоляции всех внешних стен вместе с железобетонными конструкциями (которые, как правило, делаются из других материалов и сопряжены с возникновением теплового моста) он должен составить дополнительный проект.
Если стену толщиной в 25 см, построенную из кирпича с многочисленными отверстиями, сравнить с железобетонной стеной толщиной в 15 см, то показатель коэффициента теплопроводности (к) будет составлять:
1,28 вт/(м2-К), или 2,87 вт/(м2 К);
при теплоизоляции из пористого полистирола толщиной 3 см эти показатели снижаются до
0,56 вт/(м2 К), и 0,92 вт/(м2 К), при теплоизоляции в 6 см в соответствии со стандартами:
0,40 вт/(м2 К), и 0,55 вт/(м2 К).
При теплоизолирующем материале толщиной более 6 см положительное действие коэффициента «к» на каждый сантиметр теплоизолирующего материала возрастает неравномерно: при увеличении толщины с 5 см до 6 см коэффициент к улучшается на 16%, а при увеличении с 6 см до 7 см - уже только на 12%.
Для большей наглядности сравним действие теплоизоляции толщиной 3 см и 6 см с первоначальным коэффициентом теплопередачи: при железобетонной стене первые 3 см теплоизоляции улучшают показатель на 67%, а при увеличении толщины первого слоя в два раза, т. е. до 6 см, теплоизоляция изменяет коэффициент теплопередачи до 0,55, что составляет 20% первоначального показателя. Увеличение теплоизоляции еще на 3 см, т. е. до 9 см, может изменить первоначальный показатель «к» на 14% [к = 0,39 вт/(м2 К)].
Таким образом, при выборе теплоизоляции мы также можем экономить, но выбор идеальной толщины теплоизолирующего материала надо оценивать с нескольких точек зрения. И все же, несмотря на возможное повышение стоимости энергии, нецелесообразно делать теплоизоляцию толще определенной величины (рис. 3.48).
Защита от влаги и пара
Коэффициент теплопроводности и диффузии пара обычно изменяется обратно пропорционально плотности тела; коэффициент теплопроводности у сплошных материалов, имеющих высокую плотность, относительно высок, а коэффициент диффузии пара у них низкий. Таким образом, разница в температуре слоев, изготовленных из таких материалов, будет относительно небольшой, в то же время эта система выдерживает относительно большие колебания давления. Материалы с невысокой плотностью, рыхлые, обычно ведут себя иначе, однако существуют материалы с небольшой плотностью, но с высоким сопротивлением диффузии пара, например синтетические пены с закрытыми ячейками (рис. 3.49).
Ограждающие конструкции могут иметь разную последовательность слоев, которые изготовлены из одинаковых материалов и имеют одинаковую толщину, в зависимости от последовательности слоев в них либо будет, либо не будет происходить конденсация пара. С точки зрения защиты материала выпадение пара на внутренней поверхности недопустимо, поэтому в отдельных случаях, когда конструкция имеет два слоя и высокий коэффициент диффузии пара (обычно это конструкции с невысокой плотностью тела), необходимо определить правильную последовательность слоев.
Материал с идеальной теплоизоляцией обладает самыми хорошими физическими свойствами, но при этом уровень пароизо-ляции у него невысок. Разумеется, в широком спектре теплоизолирующих материалов имеются не только такие, которые обладают столь идеальными свойствами: вот, например, синтетические полистирольные пены довольно плохо пропускают пар.
Причиной выцветания внешних поверхностей фасадных стен (так же, как и выцветания покрытий внутри помещения) являются тепловые мосты, которые хорошо проводят тепло; к ним относятся в первую
Рис. 3.49. Процессы диффузии пара, происходящие в различных ограждающих конструкциях а) в кирпичной стене, оштукатуренной с двух сторон; Ь) в стене из сплошного кирпича, с облицовкой, активно сдерживающей проникновение пара; с) в стене с двумя оболочками, не имеющей теплоизоляции; d) в ограждающих конструкциях с двумя оболочками, с теплоизоляцией; А - внешняя стена; В - внутренняя стена; 1. - кирпичная стена; 2. - направление диффузии пара; 3. - конденсация пара внутри конструкции здания; 4. - облицовка; 5. - сплошная облицовка; 6. - слой клеящего раствора; 7. - облицовочная оболочка фасада; 8. - воздушный канал
очередь бетонные пояса, которые необходимо оснастить соответствующей теплоизоляцией и покрытием.
Все вышесказанное наглядно отражается при сравнении коэффициента теплопроводности (X) нескольких материалов:
- полистирольная пена:
- хвойные породы:
- кирпич:
- железобетон:
- сталь:
X = 0,04 вт/(м2 К)
X = 0,12 вт/(м2 К)
Х =
X = 1,55 вт/(м2 К)
X = 60,00 вт/(м2 К).
Защита от осадков и морозов
Сточки зрения строительной физики и сохранения теплоизолирующих свойств большое значение имеет отвод атмосферных осадков с фасадов здания, а также монтаж окон, при котором исключаются протечки. Для этого в первую очередь необходимо правильно разместить окно и сделать хорошее уплотнение. Тип окна и способ его установки (с коробкой или без коробки) следует выбирать, исходя из характеристик фасада, связанных со строительной физикой (рис. 3.50-3.51).
Защита фасада здания от атмосферных осадков обеспечивается в первую очередь соответствующей обработкой навесов, поясков и фронтонов. В странах со средиземноморским климатом навесы на зданиях почти исключительно играют роль затенителей, а
Рис. 3.50. Отвод атмосферных осадков для предупреждения протеканий на окнах и облицовке фасадов и их защита от промерзания
1. - направление осадков; 2. - отвод капель; 3. - носик для отвода воды с подоконника;
4. - облицовка; 5. - оконное стекло (внешняя поверхность); 6. - оконная рама; 7. - водоотвод; 8. - воздушный зазор; 9. - теплоизоляция; 10. - перемычка; 11. - глубина промерзания окна и фасадной стены; 12. - внутренняя плоскость окна; 13. - внутренняя поверхность оконной рамы; 14. - вероятная линия внутренней конденсации пара; 15. - перегородка
в северных странах, где часто идут дожди, крыши, которые кажутся слишком большими и похожи на шляпы, защищают фасады домов от капризов погоды. В европейских странах вред, который наносят осадки, часто проявляется на фасадах лишь через несколько лет.
Рис. 3.51. Облицовка фасадной стены с открытым зазором, с внешним и внутренним отводами атмосферной воды, которые не наносят вреда стенам
А - косой дождь; В - воздействие и направление нагрузок, вызываемых ветром (и эффект форсунки); 1. - каменная облицовка; 2. - скоба, выполняющая роль горизонтальной распорки и опоры зазора; 3. - направление косого дождя; 4. - внутренний сток для воды от косого дождя; 5. - сток, профиль-капельница; 6. - воздушный зазор; 7. - теплоизоляция; 8. - опорная консоль; 9. - стена
Рис. 3.52. Принцип биологической теплозащиты внешней стены здания
Рис. 3.53. Растения, вьющиеся по биологическому каркасу в виде выступающей решетки, закрепленной на внешней стене здания. Летом - это биологический затеняющий экран, который поглощает лучи солнца и нагретый воздух; под действием эффекта вытяжной трубы он втягивает снизу прохладный воздух и охлаждает стены дома; зимой - после опадения листвы - солнечные лучи обогревают всю стену
Весьма важное значение имеет изготовление железных покрытий для подоконников, соответствующая герметизация соединений у основания стены. Особое внимание следует уделять устройству водосточного канала, выводящего воду с крыш, его соответствующему состоянию и размерам, а также соединению облицовки фасадных стен с цоколем.
Правда, с профессиональной точки зрения кровельные конструкции не относятся к теме нашей книги, но сточки зрения функциональности эти вопросы просто необходимо рассмотреть, поскольку главной причиной промокания и промерзания фасадных стен является плохое качество кровельных работ. Основные источники дефектов:
- несоответствующие размеры сечения каналов;
- на ту или иную сточную трубу приходится слишком большой участок стока крыши;
- неправильное соединение деталей;
- недостаточное количество настенных держателей (хомутов для трубы);
- не учтена возможность попадания в трубу снежной каши и связанные с этим нагрузки;
- материалы, предусмотренные проектом, не выдерживают собственного веса.
Защиту цоколей от промерзания можно обеспечить, во-первых, за счет правильной
укладки тротуара, во-вторых, путем теплоизоляции цоколя.
Конечно, наиболее подходящее решение следует выбрать еще до составления проекта фасадов здания. Под биологической оболочкой (закрывающими стену вьющимися растениями) можно сделать простую обработку или ровно оштукатурить поверхность и покрыть ее простой краской. На стенах с архитектурными деталями и на облицованных поверхностях нельзя устанавливать выступающие решетки, потому что на эти детали будет оседать не только влага, но и опавшая листва, а по мере ее разложения открытые участки внешней стены начнут выцветать (рис. 3.52-3.54).
Выступающие решетки следует устанавливать или почти вертикально, или с небольшим наклоном, чтобы с них легко стекали атмосферные осадки (с вертикальных элементов решеток вода очень часто стекает на стену). Общеизвестно, что теплоизолирующее свойство конструкций здания, «пропитавшихся» испарениями и водой атмосферных осадков, а также внутренней влагой или жидкостью, поступающей иными путями, заметно ухудшается. Другая опасность - промерзание фасадов, ухудшение внешнего вида поверхностей и сокращение срока их службы.
3.6. Влажность как источник дефектов
И в самом доме в целом, и в его отдельных конструкциях влага не только ставит под угрозу основу здания и его прочность, но и в значительной степени снижает теплоизолирующие свойства здания, не говоря уж о качестве комфорта внутри строения.
В последнее время специалисты уделяют большое внимание дефектам строительства, примерно десять-двадцать лет назад в профессиональный жаргон вошло выражение «патология зданий». Данной тематикой занимаются специальные фирмы и институты, однако эти проблемы касаются всех нас - от специалистов и до владельцев домов, собственников квартир.
a) b)
Рис. 3.54. Способ вентиляции облицовки внешних стен многоэтажных зданий
а ) сплошная защита; Ь) отдельными блоками, поэтажно
Влажность как фактор, порождающий дефекты
Влажность имеет одни формы проявления в северных или центрально-европейских регионах, и совершенно иные - в средиземноморском климате. В северных странах влажность не только ставит под угрозу основу здания - как с точки зрения морозостойкости, так и с точки зрения теплоизоляции, - но и значительно снижает срок службы строения. В Центральной Европе мы сталкиваемся с такими же проблемами, как и в Северной, но степень их опасности несколько ниже. На юге влажным стенам не страшен мороз, и просыхают они быстрее. В то время как на юге влажная стена дает прохладу, в северных районах она может сделать проживание в квартире невыносимым, лишенным элементарного комфорта.
Международные исследования показывают, что основные источники подобных дефектов кроются во внешних ограждающих конструкциях, т. е. именно там, где мы хотим надлежащим образом отделить жилое пространство от внешней воздушной среды. По вполне понятным причинам больше всего дефектов, связанных с влажностью, возникает на внешних конструкциях здания (стены, крыша), включая, разумеется, окна, лоджии, террасы, трубы и т. д. Довольно
много дефектов возникает на конструкциях, соприкасающихся с почвой (подвал, цоколь), относительно меньшее количество изъянов связано с внутренней (технической) водой.
В одной из групп дефектов мы сталкиваемся с влагой (водой), которую ощущаем непосредственно, например, в форме протечек, промокания, выпадения конденсата на поверхности. Это может привести и к другим нежелательным последствиям: к снижению уровня комфорта, а в более тяжелых случаях - к болезням, порче предметов обстановки и конструкций (в форме намокания, заплесневения, гниения), к появлению ржавчины. Кроме того, портится теплоизоляция влажных конструкций, что приводит к увеличению потребления энергии, расходов на отопление.
В другой группе дефектов влажность остается скрытой (например, конденсация пара или увлажнение внутри конструкции); вторичные эффекты этих явлений по большей части соответствуют тому, о чем говорилось выше, но поскольку их обнаруживают с опозданием, это может привести к более тяжелым последствиями (например, в случае коррозии стальных деталей конструкции). Имеется несколько признаков, которые косвенно свидетельствуют о наличии влаги (например, «селитровые» пятна, появление известковых узлов).
Влияние влажности на ухудшение качества и теплоизолирующей способности
Дефекты могут возникнуть по разным причинам, например, это может быть непрофессиональное выполнение работ при строительстве или естественное старение здания. В книге мы прежде всего будем говорить о профессиональном выполнении строительных работ, поскольку старение - это естественный процесс. Если же составление проекта или выполнение работ были осуществлены непрофессионально, в здании раньше появятся признаки эрозии, а скорость протекания процесса старения с десятилетий может сократиться даже до одной зимы.
Если речь идет о доме традиционной конструкции, важно, чтобы его структура и состояние, теплоизолирующие свойства сохранялись, по крайней мере, в течение жизни одного поколения жильцов. Если процесс старения будет идти быстрее, нам придется заниматься строительством несколько раз в течение жизни. Если исходить из материальных соображений, даже одна стройка требует больших затрат, а с психологической точки зрения ббльшую нагрузку человеку просто тяжело вынести.
Разумеется, не существует домов, строений, которые уже через несколько лет не потребовали бы дополнительных затрат, пусть это даже будет лишь небольшой текущий ремонт. Но если его не провести, состояние дома начнет по-настоящему ухудшаться, и теплоизолирующие свойства здания существенно понизятся.
Теплоизолирующая способность - это качество комфорта
Продолжая предыдущую мысль, следует отметить, что мы постоянно возвращаемся к вопросу о взаимосвязи между влажностью и теплоизоляцией, ведь дом окончательно становится непригодным как жилье, когда начинает разваливаться или промокает.
Возникающие дефекты могут быть связаны:
- с ошибками проекта,
- с качеством стройматериалов,
- с качеством выполнения работ, - с неправильной эксплуатацией.
Каждый из названных факторов в отдельности тоже может стать причиной того или иного дефекта, хотя чаще всего причин бывает сразу несколько.
Причина часто кроется не в мерах, принимающихся для непосредственной борьбы с влажностью, а бывает связана с конструкцией. Неравномерное оседание конструкции, повышенные динамические нагрузки, невнимание к изменению размеров, вызванному различными причинами, может привести к появлению трещин, через которые влага найдет дорогу для проникновения вовнутрь. Даже если эти причины не связаны между собой, их бывает достаточно, чтобы поставить под вопрос теплоизолирующие свойства здания.
К числу физических явлений, связанных с перемещением влаги, относятся: абсорбция, капиллярность, гигроскопичность, а также гидравлические (слияние атмосферных осадков на крыше в один поток), гидротермические (перемещение, конденсация пара) и аэродинамические (косой дождь) физические процессы. Несмотря на то что процессы эти знакомы нам издревле, на практике именно они по-прежнему порождают много дефектов, более того, этот неприятный «набор» пополняется новыми причинами и явлениями. Частично сюда относятся дефекты, возникающие по причинам непродуманного формирования конструкций, частично - дефекты новых конструкций с усиленной теплоизоляцией или старых конструкций, на которые теплоизоляция была установлена дополнительно.
Таким образом, подводя итог, можно сказать, что теплоизолирующая способность конструкций здания, пропитавшихся влажными испарениями или просто жидкой водой, значительно ухудшается или даже снижается до нуля. В специальной литературе о последнем случае иногда говорят, что теплоизолирующая способность утрачивается. однако это не совсем так, поскольку даже пропитавшаяся влагой стена имеет некоторую теплоизолирующую способность, хотя с точки зрения качества жизни это уже неприемлемо.
Внешние стены и вода атмосферных осадков
Один из наиболее распространенных дефектов кирпичных и оштукатуренных конструкций - отставание облицовочного слоя. К числу причин которые вызывают данное явление, относятся связанные с проектом дефекты статического и архитектурного характера (например, появление трещин, несоответствующая защита подоконника от дождя), ошибки, допущенные при строительстве (например, стена не была увлажнена перед нанесением штукатурки), плохое качество стройматериалов (недостаточное количество цемента в облицовочной смеси). Облицовка часто приходит в негодность из-за того, что под ней остается влага, либо смещается ее основание, либо просто прекращается процесс адгезии. Подобные дефекты могут возникнуть и на облицованных стенах.
Если кладочные элементы укладывают во влажном состоянии, а необлицован-ный фасад часто поливают дожди, стена сильно промокает и долго просыхает, особенно при высокой влажности внутри строения. Внешние стены, на которые попадает мало солнца (например, северо-восточные), высыхают медленнее, чем остальные - даже в том случае, когда на них воздействует благоприятное с точки зрения просыхания стен направление ветра.
При плохой штукатурке и/или некачественном заполнении швов, а также при наличии трещин на поверхностном слое внешней стены косой дождь проникает в кладку стены.
В железобетонные стены (даже при условии, что сами панели не пропускают большого количества влаги) вода проникает через зазоры. Определенной защитой для вертикальных зазоров могут служить декомпрессионные зазоры а для горизонтальных - водяной порог, но необходимо обеспечить отвод влаги, попадающей за внешнюю поверхность.
Источником многочисленных дефектов становится полное заполнение зазоров между большими железобетонными элементами уплотняющими материалами, поскольку размеры зазоров часто значительно изменяются, а заполнитель не способен следовать за этими колебаниями. Кроме того, химический распад заполнителя (происходящий прежде всего под действием ультрафиолетовых лучей) и дефекты в заделке приводят к тому, что в зазоры проникает вода. Бывают случаи, когда вода, каким либо образом попавшая за заполнитель швов поднимается на несколько метров
В последние годы часто встречаются протечки вокруг окон, прежде всего между стеной и окном, особенно когда
окна устанавливают без коробки. Из-за производственных дефектов на пластиковых или алюминиевых окнах вода может затекать также в щели между рамой и створками. Применение теплопоглощающих цветных стекол или стекла с покрытием привнесло новые проблемы поскольку изменение размера под действием тепла у них больше, чем у обыкновенного стекла!
Стенки цоколей, аттиков, парапетов могут промокать от брызг, которые во время дождя попадают на них снизу.
Впитывающаяся влага
О влаге, которая впитывается в стены снизу, говорят довольно редко, поскольку предполагается, что такое явление имеет место в старых домах, построенных в прошлые века. Однако во многих странах все еще довольно много таких старых домов да и в домах, которые были построены позже, изоляция стен пришла в негодность.
Сегодня существует много способов защиты внешних стен домов старой застройки от впитывающейся влаги.
Очень важно учитывать теплоизолирующие свойства и морозостойкость как при реконструкции старых, так и при постройке новых домов, потому что качество современных средств защиты стен фундаментов а зачастую и пола от испарений и влаги, которая имеется под ними, настолько высоко, что здание может сохранять хорошее состояние до 100 лет. Однако возможность эксплуатировать строение зависит от его теплоизолирующей способности: что толку если дом стоит, он может быть непригодным для жилья по причине других дефектов.
Верхняя защита здания от влаги и атмосферных осадков
Поверхность крыши с крутыми скатами или с небольшим углом наклона может промокать в любом месте, однако чаще всего дефекты появляются в местах, где края имеют специфическую обработку, и в особых точках (бортик, прорезь, сток, дымовая труба, вентиляция).
На кровлях, изготовленных из отдельных элементов, причиной протечек может быть плохое качество черепицы или плит из искусственного шифера неточные размеры, неправильно сделанный нахлест, плохое закрепление. Разломы и прорехи обычно появляются во время эксплуатации
кровли с применением битума или пластиковых плит, причиной протечек может стать недостаточный нахлест, плохая склейка или сварка очень часто протечки возникают из за плохой пароизоляции (давление пара изнутри разрушает плоскую крышу)
Недостаточный уклон или слишком малые размеры стоков на крыше не позволяют воде стекать, вода, надолго задержавшаяся на крыше, ищет пути для проникновения внутрь здания.
Среди дефектов металлической кровли встречаются и те, о которых речь шла выше. На всех плоских крышах основным источником дефектов бывает небрежность строителей или тех, кто эксплуатирует строение: лист металла пробивают обувью или инструментом, слишком сильно затянутый крепежными элементами металлический лист прорывается, стоки засоряются и т. д.
На кровле из гофрированных листов с трапециевидными ребрами по-разно му следует обеспечивать герметичность нахлестов в продольном и поперечном направлениях.
Независимо от материала, из которого изготовлена кровля, и от способа его применения, возможные дефекты за очень короткое время приведут в негодность сначала конструкцию крыши, а затем ее теплоизоляцию. Неправильная послойная конструкция, отсутствие вентиляционного воздушного зазора усиливает накопление влаги, которая конденсируется на внешней, промежуточной и внутренней поверхностях.
Паро- и теплоизолирующие свойства
Конденсация пара происходит в том случае, когда влажный воздух внутреннего пространства соприкасается с холодной поверхностью, либо когда внутри конструкций он соприкасается с холодным воздухом или с холодной поверхностью. Основные факторы, влияющие на характер конденсации
- температура и влажность воздуха, пос тупающего извне;
- температура и влажность внутреннего воздуха;
- уровень вентиляции;
- свойства конструкции как паро-барьера;
- температуры внутри конструкции.
Опасность выпадения конденсата снижается, если:
- снизить давление пара и влажность внутреннего воздуха
- создать барьер на пути проникновения пара в конструкцию и/или создать возможность для выхода пара наружу;
- поддерживать довольно высокую температуру внутренней поверхности.
Все эти принципы можно соблюсти при соответствующих конструктивных решениях.
Особенно большим количеством ошибок может сопровождаться процесс создания паробарьерного слоя, нередко изготовленный слой не является паробарьерным, т. е. не способен играть роль постоянного барьера на пути пара.
В последние годы с внедрением более эффективных теплоизолирующих материалов появились новые виды дефектов. Вот несколько отрицательных примеров:
- в окнах с тройным застеклением, даже если коробка и рама створки остаются неизменными, часто наблюдается выпадение конденсата (по причине относительного теплового моста);
- на фронтонных стенах коттеджей промерзание случается там, где на дополнительно обустроенных чердаках фронтонная стена имеет внутреннюю теплоизоляцию. Причина этого заключается в том, что теплоизоляция пропускает наружу тепла меньше, чем раньше, поэтому на крыше снег и лед тают хуже.
Синтетические пены, которыми заполняют зазоры внешних стен, препятствуют выходу влаги. Под действием влаги на крышах (в кровле) из монтажной пены выделяется повышенное количество формальдегида, что ускоряет образование грибка на деталях стены. Во многих случаях установка в домах старой застройки теплоизоляции и заполнение воздушных зазоров привели к возникновению серьезных дефектов.
Внутренняя поверхность вдоль тепловых мостов имеет более низкую температуру, что может привести к выпадению конденсата. К числу таких мест относится оконная ниша у батареи отопления, железобетонный обод, железобетонное рифление, коробка жалюзи и т. д., где обычно внешняя стена бывает более тонкой и где, к тому же, легче проникает сквозь преграды косой дождь. Теплоизолирующая способность влажных конструкций понижается, что увеличивает опасность выпадения конденсата внутри конструкции.
Взаимосвязь между влажностью и
долговечностью
Ошибки проектировщика, строителя и эксплуатационника, связанные с влажностью, считаются незначительными, но они, как правило, приводят к непропорционально большим дефектам, которые можно устранить лишь ценой значительных затрат (и то не в полной мере). В Европе созданы целые организации, которые выявляют подобные дефекты, собирают о них данные с целью
Камышовая крыша обеспечивает необходимую защиту здания от солнечного излучения. Толстый слой камыша как кровельного материала обладает отличными теплоизолирующими свойствами, а также служит хорошей защитой от акустических нагрузок (он лучше всего снижает звуковые нагрузки от грома и звука самолетов)
практического использования полученного опыта на практике.
Пар, влага (иначе говоря, вода в жидком и газообразном состоянии) могут стать причиной возникновения в зданиях очень серьезных дефектов. Решение следует искать в правильно отобранных конструкциях и идеальной обработке узлов. Вместе они обеспечивают долговечность здания, а внутренний комфорт благодаря этому будет сохраняться в течение нескольких десятилетий.
Можно без конца повторять, что необходимо постоянно расширять знания, касающиеся того, как не допускать проникновения вредной влаги в здание и его конструкции, а полученные выводы делать всеобщим достоянием. Собственно говоря, в этом состоит цель нашей книги.
3.7. Воздействие излучения на поверхности здания
Воздействие солнечной радиации на крышу и внешние стены здания можно расценивать одновременно и как благоприятное, и как неблагоприятное - в зависимости от того, с какой стороны подойти к данному вопросу.
Излучение, действующее на поверхность здания, значительно влияет на микроклимат в конструктивных слоях: с помощью вентиляции можно до минимума сократить содержание пара и влаги в ограждающих и прочих конструкциях здания.
При проектировании облицовок внешних стен необходимо уделять внимание коробкам, обрамляющим окна и застекленные поверхности, потому что увеличивающаяся тень от коробки (особенно при дополнительной облицовке старых зданий) может привести к весьма негативным результатам: на 10-30% снизить инсоляцию внешних стен, на которые и так попадает мало солнца.
4. Солнце и архитектура
4.1. Солнце и солнечное излучение
В первом разделе книги мы уже коротко говорили о взаимосвязи между Солнцем, атмосферой и Землей, о положительных и отрицательных сторонах этих процессов, но мы лишь вскользь остановились на воздействии, которое может оказывать Солнце на более узкую среду нашего обитания.
Большая часть энергии, которая потребляется на Земле, происходит или происходила от Солнца. Все силы природы (за исключением геотермических явлений) - это продукт солнечного излучения, а энергоносители, которые мы добываем из недр планеты, возникли в результате «консервации» под действием солнечной радиации. Наши знания о Солнце носят далеко не полный характер, причина этого кроется, помимо всего прочего, еще и в том, что продолжительность процессов, связанных с жизнью звезд, очень длительна по сравнению с человеческой жизнью.
Согласно общепринятой теории происхождения Солнца, оно образовалось из газового облака, которое состояло в основном из водорода. На первой стадии образования Солнца облако, состоящее из частиц водорода, под действием гравитации стало уплотняться, в результате возникла термоядерная реакция: начало вырабатываться тепло. Принимая за основу массу Солнца, считают, что время выработки термоядерного тепла составляло около 10-15 миллиардов лет. В процессе термоядерной реакции водород превращался в гелий, но при этом новых атомов гелия было меньше, чем перво
начальных атомов водорода, потому что часть их в процессе термоядерной реакции превратилась в энергию. Образовавшееся
тепло увеличило давление и уравновесило действие гравитации. Пришедшую таким образом в равновесие термоядерную реакцию, по сути дела, можно считать рождением Солнца!
Согласно мнению ученых влияние солнечной радиации на атмосферу Земли - термодиффузионный процесс. Внутри Солнца в результате таких процессов (осуществля ющихся в форме электромагнитного излучения высокой частоты) происходит выделение энергии. Выделенная энергия уходит в космос, и лишь небольшая ее часть (соответствующая пространственному углу Земли) достигает поверхности нашей планеты. Излучаемая Солнцем энергия поступает к нам в двух формах: НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ РАДИАЦИЯ (прямое излучение) и РАССЕЯННАЯ (диффузионная) РАДИАЦИЯ, т. е. вторичное излучение, оно вызывается рассеиванием, происходящим на молекулах и пылинках атмосферы.
Интенсивность солнечной радиации существенно снижается земной атмосферой, кроме того, на нее также влияет пространственное расположение различных частей поверхности Земли относительно Солнца, которое значительно меняется со временем. Самый короткий путь радиация проходит в дневное время, когда Солнце ближе всего находится к Земле. Во время восхода и захода Солнца этот путь удлиняется. Чем длиннее путь, который должно пройти излучение через земную атмосферу, тем слабее будет энергия радиации. Наиболее наглядно это подтверждает то что мы можем спокойно смотреть на заходящее Солнце, не подвергая зрение опасности (рис. 4.1-4.2).
Интенсивность солнечного излучения
Количество радиации, попадающей на поверхность Земли, зависит от солнечной постоянной, от угла падения солнечных лучей и от длительности (количества часов) солнечного сияния
Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с относительно небольшим эксцентриситетом именно поэтому в течение года изменяется расстояние между Землей и Солнцем. Изменение можно рассчитать по квадрату разницы расстояний, его величина составляет около 7%, и его можно рассматривать как константу постоянной Солнца, измеренную на границе атмосферы. На количество энергии, попадающей на определенную поверхность, влияет также угол падения солнечных лучей. Наибольшую долю энергии получает поверхность, расположенная перпендикулярно солнечным лучам, по мере отклонения лучей от перпендикуляра количество поглощенной энергии уменьшается.
Когда солнечная радиация достигает какой-либо материальной поверхности возможны три варианта развития событий. Поверхность может отразить лучи, они могут пройти сквозь нее и могут быть поглощены материалом. В зависимости от обработки поверхности материала лучи отражаются от нее по-разному. Грубо обработанная поверхность рассеивает падающие на нее лучи, в то время как от гладкой, как зеркало, поверхности (например от блестящего алюминия) лучи отражаются почти параллельно падаю щим. Каменная стена с неровной поверхнос тью не способна равномерно отражать лада ющие на нее солнечные лучи, она рассеивает их диффузно - в разные стороны.
Рис. 4.1. Эклиптика - воображаемая линия на небосводе (в соответствии со временем года)
Рис. 4.2. Угол падения солнечных лучей в дни смены времен года (в 12 часов дня)
Рис. 4.3. Угол падения солнечных лучей, попадающих на стены и крышу здания в разные времена года
а) летом; Ь) осенью и весной; с) зимой
Отраженные лучи волн определенной длины мы воспринимаем как цвет, в то же время лучи, поступающие на волнах другого диапазона, проходят через поверхность либо поглощаются ею. Иными словами, большинство лучей, поступающих от Солнца, относятся к диапазону видимых лучей, или к сфере, которая находится в непосредственной близости от него, таким образом, условие отражения практически идентично существованию цветов. Предметы черного цвета отражают лучи, белый цвет - это смесь всех цветов, входящих в диапазон видимых лучей. Стена, окрашенная в красный цвет, будет отражать попадающие на нее лучи только в красном цветовом диапазоне, остальные цвета она поглощает.
Солнечные лучи, которые проникают в материал, либо тут же поглощаются им, либо проходят через него. Материалы, которые пропускают сквозь себя большую часть видимых лучей, мы воспринимаем как прозрачные. Материалы, которые направляют пропущенные лучи во внутреннее пространство в рассеянном виде, являются просвечивающими. Стекло часть солнечных лучей отражает, другую часть поглощает. Потери, возникающие в результате отражения, зависят главным образом от угла падения лучей на поверхность стекла: чем больше этот угол, тем выше будет степень отражения. Степень поглощения зависит главным образом от содержания в стекле металла: стекло с высоким содержанием металла имеет низкую пропускную способность. Это очень хорошо видно по краю стеклянного листа: если край имеет зеленоватый оттенок, значит, стекло содержит большое количество металла.
Рис. 4.4. Поведение солнечных лучей, падающих на конструкции здания с разными поверхностями а) на зеркальной, блестящей поверхности: отражение; Ь) на матовой поверхности: рассеянное отражение, которое меньше слепит соседей
Поглощенные лучи преобразуются в тепловую энергию, при этом в молекулах поглощающей поверхности ускоряется движение атомов. По мере усиления колебательного движения молекул возрастает теплоемкость материала. Если плотное вещество подвергается тепловому воздействию, поднимается и его температура. Температура как степень тепловой интенсивности зависит от движения молекул: чем быстрее это движение, тем выше температура (рис. 4.3-4.4).
4.2. Солнце и здание
Независимо от того, какой дом мы проектируем - традиционный или энергосберегающий, сначала необходимо полностью продумать все моменты, на основании которых на различных фазах проектирования мы сможем выбирать
то или иное решение. В отдельных случаях принципы проектирования могут меняться в зависимости от потребностей заказчика, образа его жизни и состава семьи. О шагах, которые предпринимают в архитектуре с целью обновления тысячелетнего опыта в использовании солнечной энергии и применения новейших достижений науки, свидетельствуют и эпитеты, которые применяют для характеристики дома: энергоцентричный, био-климатический, природосберегающий, основанный на природных принципах. Эти шаги - начиная от определения места постройки здания, его ориентации, планировки и вплоть до внешнего вида -ставят перед проектировщиками новые задачи, отличающиеся от принципов проектирования, которых придерживались раньше.
Будет ли здание функционировать хорошо или плохо, зависит в первую очередь от соответствующего применения этих принципов.
При проектировании энергосберегающего дома необходимо учитывать следующие важнейшие моменты:
- климатические условия,
- ориентирование, формирование массы, - планировка строения,
- окна, входы,
- фиксированные теплоизолирующие материалы и конструкции,
- переносные теплоизолирующие конструкции,
- затеняющие экраны.
Не следует забывать о том, что принципы проектирования непрерывно развиваются, поэтому в них происходят постоянные изменения. Правила проектирования можно рассматривать как рекомендации для решения той или иной проблемы, и по мере получения новой информации могут изменяться и сами решения.
Идеальную инсоляцию жилого дома обеспечивают не только окна, но и застекленные крыши, то есть т. н. световые люки
Рис. 4.5. При изменении положения Солнца меняется интенсивность излучения
а) показатель интенсивности равен 1; Ь) показатель интенсивности меньше 1
А если мы сталкиваемся с новой, ранее неизвестной проблемой, необходимо дополнить круг принципов проектирования правилами общего характера, которые относятся к данному кругу проблем. Важно также отметить, что принципы, о которых речь пойдет далее, не следует осуществлять на практике «от А до Я», без малейших отклонений. Поскольку исследования, связанные с использованием солнечной энергии, начались относительно недавно, принципы проектирования необходимо постоянно уточнять и изменять (рис. 4.5-47).
Климатические условия
На обогрев и охлаждение энергосберегающего дома влияют следующие климатические факторы: средняя температура воздуха, количество солнечных часов, среднее количество осадков, сила и господствующее направление ветра. Среди перечисленных факторов, естественно, самым важным в процессе проектирования дома с использованием солнечной энергии будет Солнце.
В использовании солнечной энергии наибольшей результативности можно достичь в том случае, если зимой мы
будем использовать максимальное количество солнечного тепла, а летом сможем защитить дом от перегрева. Для этого необходимо знать эклиптику (траекторию движения Солнца по земному небу), в соответствии с которой следует ориентировать дом.
Нам необходимо будет учитывать изменения солнечной радиации в пространстве и во времени, которые зависят от эклиптики Солнца, а также от естественной и рукотворной окружающей среды и от погодных условий, и это значит, что данные, которыми мы сможем оперировать, будут носить статический характер.
Солнце днем проходит определенный путь по земному небосводу. Данные «орбиты Солнца» - угол высоты, и угол отклонения от южного направления - зависят от географической широты, долготы, а также от момента времени.
В Центральной Европе и в Сибири (за исключением северных территорий) около 40-50% солнечной радиации достигает поверхности Земли. Этот показатель в течение года несколько изменяется: в среднем солнечное излучение зимой (в декабре) составляет менее 30%, а летом (в июне) - более 50%. Зимой изменение, соответствующее географической широте, т. е. распределение в пределах север-юг, несколько меняется по сравнению с максимальным показателем восприятия солнечного излучения. Летом территориальное распределение формируется под действием т. н. эффекта бассейна.
Рис. 4.6. Высаженные перед зданием биологические затенители считаются идеальными в том случае, если не препятствуют инсоляции в зимний период
Рис. 4.7. С точки зрения инсоляции больших застекленных поверхностей и регулируемого затенения идеальными считаются листопадные вьющиеся растения, например дикий виноград а) затененный дом и терраса летом; Ь) уровень зимней инсоляции составляет 70-80% (из-за решетки и лоз)
Разница между отдельными районами страны в годовом количестве энергии излучения может быть невелика, однако в помесячном распределении годового количества энергии разница гораздо значительнее.
На первом этапе проектирования энергосберегающего или солнечного дома мы рекомендуем обязательно провести тщательные наблюдения за зимними условиями на данном участке и зафиксировать их результаты. Кроме климатических условий данного участка, нельзя
также пренебрегать т. н. факторами микроклимата в непосредственном окружении - в микросреде - данного участка. На микросреду оказывают воздействие и такие факторы, которые мы склонны не принимать во внимание: например, расположение соседних зданий, близость гор, озер, свободных равнин и т. д.
Так же как в различных районах города в одно и то же время (из-за климатических различий) погодные условия могут быть различными, может отличаться и климат двух соседних участков.
Ориентирование и масса здания
С учетом климата или микроклимата местности здание, которое предстоит построить, следует расположить на участке так, чтобы оно автоматически формировало собственную «систему защиты» от охлаждения и перегревания. Это станет очень важным шагом в направлении энергосбережения.
Здание тем лучше будет вписываться в окружающую среду, чем в большей мере способно оно сохранять собственный тепловой баланс зимой и летом, т. е. чем меньше оно будет нуждаться в солнечном тепле. Ориентация дома важна прежде всего сточки зрения влияния солнечного света и ветра на оборот энергии в нем. Под действием солнечного света на освещенных Солнцем внешних стенах даже при неизменном уровне отопления наблюдается перегрев, в этом случае обогревание таких помещений следует уменьшить. Ориентация имеет очень большое значение также с точки зрения защиты от тепла или от тепловых нагрузок в летний период. Ведь летом с восточной и особенно с западной сторон на вертикальные поверхности приходятся самые большие тепловые нагрузки (с северной стороны они, естественно, минимальны, а с южной относительно невелики по причине крутого угла падения лучей). Если к этому добавить, что зимой с южной стороны поступает больше всего солнечной энергии, то становится очевидным, что лучше всего сориентировать строение на юг и на прилегающие к нему стороны (юго-запад, юго-восток).
Ь)
Рис. 4.8. Регулирование инсоляции с помощью встроенных затеняющих экранов
а) с балконом; Ь) с решетчатым козырьком (Значение действительно в области г. Волгограда)
Imin 2Н юз-сз Г
F-----------
ЮР—Ю—ЮЗпнп. Н
Рис. 4.9. Влияние соседних зданий на инсоляцию
1. - анализируемое строение; 2. - затеняющее строение; 3.- инсоляция
С точки зрения ориентации решающее значение имеет также господствующее направление ветра. В направлении господствующего ветра следует проектировать минимальное количество окон и дверей - даже в том случае, если это представляется благоприятным с точки зрения инсоляции, ведь зимой проемы будут увеличивать охлаждение здания.
Однако прежде чем принять решение о точном размещении строения на участке, необходимо продумать пропорции массы здания. Если при формировании массы здания не учитывались перечисленные выше климатические факторы, значительное количество энергии в нем будет расточительно расходоваться на отопление или на охлаждение. Таким образом, при формировании массы здания нельзя забывать очевидный вопрос: необходимо обеспечить как можно более свободное проникновение в дом солнечных лучей. То есть масса дома будет оптимальной, если зимой он имеет незначительные теплопотери, а летом получает мало тепла (рис. 4.8-4.9).
Вид здания в плане
При составлении проекта традиционного дома необходимо прежде всего учитывать образ жизни будущего владельца и соответствующие ему потребности. При строительстве энергосберегающего дома заказчики должны учитывать (ведь они сами пошли на это), что в их будущем домашнем очаге изменится стиль жизни, потому что в повседневной жизни они будут гораздо сильнее ощущать влияние погодных условий.
Потребность внутренних пространств в обогреве и в освещении легче всего можно обеспечить в том случае, если большинство помещений будет размещаться у южного фасада. Разумеется, помещения, выполняющие разные функции, нуждаются в разном объеме обогрева и освещения. Кухня, например, во время приготовления пищи значительно нагревается от работающей плиты, духовки или прочих бытовых приборов. Если дом подключен к центральному отоплению, это обстоятельство нельзя не учитывать при расчете отопительных батарей. В то же время кухня - источник большого количества пара, поэтому опасность конденсации пара следует снижать путем обогрева, теплоизоляции, вентиляции. Или, например, для спальни не требуется столько тепла, как для гостиной или для кабинета, ведь этим
помещением мы пользуемся только ночью, когда тепло укрываемся. Если в спальне спят несколько человек, там повышается уровень влажности и при этом также возникает опасность выпадения пара.
Определив, каким помещениям потребуется больше тепла, а каким меньше, площадь дома необходимо разделить на «температурные зоны». Помещения, требующие приблизительно одинаковое количество тепла, объединяются в одну зону. Такое дифференцирование необходимо еще и потому, что дом, как правило, не имеет длинной южной стены. В самую теплую - сориентированную на юг - зону целесообразно включить следующие помещения: гостиную, столовую, кабинет, комнату дедушки и бабушки, детскую комнату (если ребенок в ней не спит, а занимается и играет). В зону со средней температурой, или в т. н. «переходную зону», помещают коридоры, кухню-столовую, бытовую комнату и т. д. К зоне с самой низкой температурой относятся помещения, выполняющие все остальные функции: спальни, гардеробная, ванная, туалет, кухня, чулан, кладовые, гараж, мастерская. Правильное распределение по зонам позволяет на долгие периоды времени отключать тепло в определенных помещениях (например, в спальнях на дневное время). Однако двери между отдельными зонами должны плотно закрываться! В жару не следует распахивать окна, потому что при этом теплый воздух будет поступать в помещения. Проветривать комнаты лучше в прохладные утренние часы и ночью.
Существует два способа формирования температурных зон. Первый вариант: различные зоны в доме полностью изолируются одна от другой, таким образом в каждом из помещений обеспечивается желательный уровень температуры. Однако это будет стоить дорого, поскольку на стены-перегородки и перекрытия придется установить теплоизоляцию, чтобы тепло не переходило в более прохладные пространства.
При втором варианте, особенно в зданиях, где непосредственно используется солнечная энергия, стены между помещениями практически вообще отсутствуют. (Это так называемые студии - квартиры с единым пространством.) В таком доме тепло свободно перетекает из одной зоны в другую, а колебание температур уравновешивается путем распределения помещений.
Самой «суровой» стороной в здании обычно бывает северная: ведь зимой
Рис. 4.10. Диаграмма эклиптики Солнца, применяется для расчетов инсоляции и воздействия различных искусственных затенителей (в скобках указывается летнее время) (Значения действительны в области г. Волгограда)
она остается самой холодной, и на нее попадает меньше всего света. Именно поэтому обычно эта стена используется меньше всего. Поскольку прямые солнечные лучи никогда не попадают на нее, значительную часть года северная стена постоянно остается в тени - даже в такое время, когда Солнце, низко стоящее в зимние месяцы, освещает южную стену, потому что оно и садится на юго-западе. По этой причине, даже при незначительных снегопадах, на северной стороне всегда остается снег: он не может ни растаять, ни испариться. Господствующие северные и северо-западные ветры еще больше затрудняют соответствующее оформление помещений, расположенных на северной стороне здания.
Здания, которые по проекту располагаются на плоском рельефе, можно сделать пригодными для проживания лишь в том случае, если конструкция северной стены будет иметь усиленную теплоизоляцию и хорошую герметичность, а окна и прочие проемы - минимальную поверхность. На наклонном рельефе мы имеем уже более широкие возможности для устранения неблагоприятных погодных воздействий. Если склон обращен на южную, юго-восточную, юго-западную сторону, то северную сторону дома, используя условия рельефа, можно полностью или частично утопить в почву. В Европе часто применяется решение, когда крыша строения, скатная или плоская. укрывается слоем земли: это идеальная теплоизоляция как от охлаждения в зимний, так и от перегрева в летний период. Сильно вытянутая форма южной стены будет постоянно освещена Солнцем.
Во взаимосвязи между Солнцем и домом большую роль играют ограждающие конструкции, перекрытия, затеняющие экраны, и т. п.. речь о которых пойдет в отдельной главе (рис. 4.10).
4.3. Инсоляция
Учет фактора эклиптики (кривой воображаемого движения Солнца по земному небосклону), помимо решения проблем, связанных с затенением, позволяет определить инсоляцию зданий, окружающей их среды, а также тень, которую отбрасывают другие строения.
РНУГРЕННЯЯ
Согласно нормативам, действующим во многих европейских странах, 15 февраля помещения должны освещаться Солнцем не менее 60 минут.
Уровень инсоляции стены здания и помещений, которые находятся за ней, можно определить путем расчетов и конструирования. На практически ровной поверхности инсолированной можно считать стену, которая находится от соседнего, отбрасывающего тень строения
- в направлении участка сторон света, лежащего между СВ-ЮВ или ЮЗ-СЗ на расстоянии не менее Н, где величина «Н» - высота стены имеющегося здания или предусмотренная планом обустройства территории максимально допустимая высота стены со стороны улицы (всегда следует учитывать максимальный показатель).
При составлении проекта обычно можно ограничиться простым конструированием. Если можно доказать, что инсоляция будет составлять 60 минут, тогда допустимое расстояние между стенами может колебаться в пределах показателей Н и 2Н. Однако меньше величины Н оно может быть лишь в исключительных случаях.
Рис. 4.11. При анализе инсоляции помещений (вид в плане), угла облучения и конструкции здания следует учитывать затененность окна и соединения коробки со стеной
а) окно, установленное во внешнюю плоскость стены, с внутренней тенью от притолоки; Ь) с усеченной внешней притолокой; с) большая глубина коробки ухудшает показатель инсоляции; d) лучшее решение: со срезанной кромкой затеняющей коробки
Инсоляция помещений
Согласно гигиеническим нормативам по крайней мере в одной из жилых комнат или в двух маленьких комнатах, а в квартирах, где больше двух комнат, по крайней мере в двух комнатах, а также в помещениях, предназначенных для пребывания маленьких детей и школьников, и в помещениях, предназначенных для обучения и воспитания учащихся, нормативное соотношение
Жилой особняк с южной ориентацией, в котором сторона, на которую выходят гостиная, спальня и детские комнаты на мансарде, имеет идеальную инсоляцию
между свободными поверхностями (окнами), которые обеспечивают естественное освещение, и площадью помещения должно составлять не менее 1 : 8, а для помещений, предназначенных для пребывания маленьких детей и школьников, не менее 1 :6.
При расчетах площади инсолируемого помещения следует учитывать также лежащую перед затеняемым помещением площадь горизонтальной проекции конструкций здания, которые отбрасывают тень.
В соответствии с основными нормативами строительство или установка затеняющего экрана обязательны для таких площадей, которые освещаются Солнцем в направлении ЮЗ-З, если осуществляемая в них деятельность привязана к определенному месту либо если это помещение предназначено для длительного пребывания маленьких детей и школьников (рис. 4.11-4.18).
Прежде всего, необходимо оценивать инсолированность горизонтальных проекций внутренних пространств здания - в виде теней, отбрасываемых на пол, и в виде полосы света, затем наступает черед анализа вертикальных проекций (рис. 4.19-4.20).
Рис. 4.12. Инсоляция окна с вертикальной плоскостью в 12 часов дня
а) в надстройке на крыше; Ь) в вертикальной плоскости стены
(Значения действительны в области г Волгограда)
Рис. 4.13. Определение инсоляции поверхности окна с наклонной плоскостью
а) при окнах, встроенных в плоскость ската; Ь) при комбинированных окнах
(Значения действительны в области г Волгограда)
Рис. 4.14. Инсоляция окна в вертикальной плоскости стены (в соответствии с эклиптикой) в дни смены времен года, в 12 час дня
(Значения действительны в области г. Волгограда)
Рис. 4.15. Инсоляция чердачного пространства с окном в плоскости крыши, при скошенных углах стены
а) вид в разрезе по горизонтали; Ь) вид в разрезе по вертикали
Рис. 4.17 Инсоляция чердачного пространства при окнах, установленных в ряд
а) вид в разрезе по горизонтали; Ь) вид в разрезе по вертикали
Рис. 4.18. Идеальная инсоляция при наклонном окне, установленном в плоскости крыши, при этом тепло, циркулирующее в помещении во время отопления, легче высушивает запотевшие окна
4.4. Снабжение солнечной энергией
При использовании систем отопления работающих на солнечной энергии, следует учитывать, что выход солнечной энергии не только будет различным в зависимости от смены времен года, но может весьма различаться в одни и те же сезоны разных лет, поскольку он зависит от множества самых разных факторов.
Необходимость в обогреве здания обычно возникает в том случае когда выход энергии солнечной радиации понижается. Для обогрева строения или пространства предназначенного для пребывания людей, выполняют такой проект, чтобы цикл передачи энергии и ее аккумулирования составлял как минимум 24 часа. В некоторых случаях данный цикл составляет несколько дней или несколько недель. При этом полученное от солнечного излучения и «попавшее в ловушку» количество тепла «уплотняют» в более или менее крупном аккумулирующем пространстве (хранилище), тепло можно даже «закладывать туда» на длительный период.
Основные функции системы, работающей на энергии Солнца:
- улавливание излучения и сбор энергии, - хранение собранной энергии, - отдача сохраненной энергии,
- транспортировка или передача энергии между этими тремя основными функциями (это т. н. промежуточная функция, ее масштаб или величина могут значительно изменяться).
Если для осуществления вышеперечисленных функций мы применяем решение или систему, связанные с инженерным оборудованием, то этот вариант называют активным, в то время как при применении архитектурных средств решение называют пассивным.
В активных системах элементами, улавливающими или собирающими излучение, т. е. коллекторами, могут быть элементы, сооруженные не только на здании, но и сопрягающиеся с кровлей крыши, либо системы, которые устанавливаются на конструкциях стен и определяют их поверхность. Хранение энергии осуществляется в первую очередь с использованием емкостей для воды, но могут быть и другие накопители Для отдачи тепла подходит любое из решений, которые применяются в системах центрального отопления, это может быть как система с жидким носителем, так и комбинированная система воздушного обогрева. Если для передачи энергии применяется жидкостная система, используется насос а при воздушном обогреве применяются вентиляторы.
В пассивной системе для выполнения всех трех функций служат здание и его конструктивные элементы, именно они снабжают данное строение солнечной энергией (даже если в определенной степени оно функционирует как вторичная система).
Рис. 4.19. Идеальную инсоляцию обеспечивает ориентация дома на север—юг, при этом помещения, которым требуется много света, располагаются на участке между направлениями Ю-В и Ю-3
Рис. 4.20. Энергосберегающий, частично утопленный в рельеф жилой дом с круговой инсоляцией, с верхним световым проемом на крыше и вентиляцией через ленточные окна
Гибридная система - это сочетание активной и пассивной систем. В данном решении определяющим моментом будет соединение архитектурных и инженерных решений - либо в рамках одной функции, либо путем сочетания отличающихся друг от друга основных функций. Для доставки энергии к месту назначения необходимы элементы инженерного оборудования и внешний источник энергии; обычно это воздушный канал и вентиляторы.
Известно бесчисленное множество комбинированных систем. Чаще всего применяют такие, в которых к данной системе обогрева подключается какой-то из видов обогрева с применением солнечной энергии или насосная система использования энергии. Встречаются варианты, в которых для передачи энергии как основной или допол
нительный источник энергии используют энергию Солнца. Можно привести примеры и других решений, например, к любому из упомянутых нами вариантов можно подключить систему горячего водоснабжения, которая будет частично или полностью удовлетворять потребности дома.
В дальнейшем в нашей книге речь пойдет главным образом об архитектурных решениях, т. е. о пассивных системах.
Пассивная система
отопления
В пассивных системах элементами, улавливающими излучение, являются прежде всего поверхности, расположенные за застекленными, прозрачными частями здания или строения, однако иногда применяют и дополняющие их синтетические материалы,
по свойствам похожие на стекло, и металлические листы, а также многослойные системы, изготовленные из данных материалов или из их комбинации.
Аккумулировать и отдавать тепло может любая конструкция внешней стены здания (его «оболочки») и все конструкции здания - от пола до крыши. Отдача тепла, перемещение энергии к цели назначения - это результат спонтанных процессов (проводность, теплопередача), происходящих в конструкциях здания и в его помещениях. Для теплопередачи не нужен внешний источник энергии, за исключением случаев, когда применяются термостатические электрические запоры, заменяющие механическую герметизацию (например, заслонка, поверхность стекла или открывающаяся поверхность и т. д.). Возможности для регулирования этих процессов достаточно ограничены, именно поэтому пассивные системы требуют тщательной профессиональной подготовки и специальных навыков - начиная со стадии составления проекта и вплоть до выполнения строительных работ и эксплуатации.
Два варианта пассивных систем:
В прямой системе три основные функции выполняют: конструкции пространства, которое необходимо обогревать, части здания или помещения. Солнечные лучи, проникающие через застекленную поверхность или через заменяющие ее элементы, поглощаются (аккумулируются) внутренними конструкциями, затем через внутреннюю поверхность они передают энергию в пространство, которое необходимо обогревать.
Когда мы имеем дело с косвенными системами, три основные функции разделяются в пространстве:
- поглощение происходит вне помещения, - теплоотдача - внутри помещения,
- аккумуляция в большинстве случаев происходит в конструкции здания, которая находится в некоем «промежуточном» пространственном месте,
- передача энергии происходит под действием возникающей в конструкции здания теплопередачи и естественного движения воздуха, которое имеет место в помещении.
Гибридные системы отличаются от косвенных систем тем, что для доставки уловленной энергии к месту назначения им требуется инженерное оборудование, а для аккумуляции тепла в данном случае используют не только конструкцию здания, но и другие аккумулирующие массы материала-в аккумулирующем пространстве, созданном специально для этой цели. В этом случае места поглощения-аккумулирования-отдачи тепла отделены друг от друга в пространстве по причине механической транспортировки энергии. В этом случае процесс легче поддается регулированию, а систему можно лучше использовать в соответствии с индивидуальными потребностями. Собственно говоря, все эти системы трудно отделить друг от друга, да в этом - с точки зрения применения - и нет никакой необходимости (рис. 4.21).
’a)
Ъ)
I— с)
Рис. 4.21. Принцип действия пассивной и гибридной систем
а) с прозрачной теплоизоляцией; Ь) с массивной стеной; с) со стеной типа Trombe; d) с настенным коллектором; е) прямая оранжерея; 1) косвенная оранжерея
В соответствии с действием различных систем с излучением может произойти следующее:
- часть излучения проходит сквозь какой-то прозрачный слой и
- поглощается какой-нибудь поверхностью внутренней массы, или
- в результате проводности проходит через сплошную конструкцию, либо
- с потоком воздуха в результате свободного течения попадает в пространство,которое надлежит обогреть, или в какую-нибудь ограждающую конструкцию.
Действующие по одинаковому принципу архитектурные решения, конструкции и пространства могут внешне разительно отличаться друг от друга. Прозрачным слоем может быть прозрачная изоляция, установленная на поглощающую свет поверхность. Перед помещенным у сплошной стены застеклением можно оставить либо небольшое место, необходимое для проведения уборки или для действия мобильной теплоизоляции-затенения, либо (если речь идет об оранжерее, солярии) столько места, сколько можно использовать значительную часть года как жилое пространство без применения искусственного отопления. Что же касается аккуму
лирования и теплоотдачи, то первостепенным моментом может стать поглощение, аккумуляция и мгновенная передача через воздух, конвективным путем. Для аккумуляции наряду со строительными материалами, конструкциями здания может использоваться вода или какой-нибудь материал с большой плотностью (например, гравий, камень и т. д.).
Следует помнить, что процессы, вызывающие тепловой эффект, происходят и летом, когда они совершенно нежелательны, поэтому необходимо обязательно позаботиться о защите от перегрева здания в летний период, а возможно, и о специальной защите отдельных элементов солнечных батарей.
В качестве основного принципа необходимо исходить из того, что энергетические элементы здания с хорошей системой солнечных батарей должны интегрироваться в здание как в конструктивном, так и в функциональном плане. Однако вопрос экономии всегда остается очень важным аспектом, ведь там, где идет интенсивный поток воздуха, может оседать тонкая и грубая пыль, а в недоступные нам каналы могут попадать насекомые, трупы живых существ, бактерии. Воздушные каналы, имеющие форму трубы, рекомендуется устанавливать так. чтобы их можно было периодически промывать дезинфицирующим раствором, а в самой низкой их точке следует поместить выходной клапан.
Действие прямой системы
Часть солнечной радиации через пропускающие ее конструкции поступает в помещения, находящиеся за конструкциями. Определенная часть излучения, проникающего в помещение, после этого падает на поверхность внутренней ограждающей конструкции или на поверхность самого оборудования, где большая часть излучения поглощается, а незначительная доля - отражается. После этого отраженная часть - в соответствии с углом падения - соприкоснувшись с несколькими точками или с плоскостью поверхности, практически полностью поглощается.
На внутренних поверхностях происходят те же самые процессы, что и на внешних, т. е. от поглощенной энергии поверхность нагревается,а затем
- в результате проводности поток тепла проникает внутрь конструкции,
- путем теплопередачи поверхность нагревает соприкасающийся с ней внутренний воздух,
- поверхность (на волне, соответствующей ее собственной температуре) излучает энергию.
Что касается проводникового теплового потока, то чем выше теплоаккумулирующая способность конструкции, тем больше энергии она забирает и отдает (рис. 4.22).
В процессе аккумуляции тепла более толстые конструкции прогреваются дольше, однако и процесс отдачи «заложенного» тепла у них будет более длительным. Теплоаккумуляторы делают из материалов, которые имеют большую плотность и лучше проводят тепло, им отдают предпочтение при 24 суточном цикле, когда днем они накапливают, а ночью отдают тепловую энергию. В процессе отдачи тепла температура воздуха во внутреннем пространстве поднимается до тех пор, пока не сравняется с температурой поверхности внутренней теплоотдающей массы. Теплопередача - быстротекущий процесс, нагрев воздуха с задержкой в несколько минут следует за изменениями в излучении.
Рис. 4.22. Принцип действия прямой системы
Рис. 4.23. Пассивная конвекционная система, использующая воздушный носитель тепла а) с подачей воздуха непосредственно в помещение с целью воздушного обогрева и вентиляции; Ь) решение, при котором воздух циркулирует в воздушных зазорах пустотелой ограждающей конструкции, покрывающей помещение
Излучение, исходящее от поверхностей, является длинноволновым инфракрасным излучением. Инфракрасное излучение (вместе с теплоотдачей) действует на выравнивание разницы температур внутренних поверхностей, оно достигает также внутренней поверхности конструкции, которая пропускает его. Пропускная способность застекленных поверхностей сильно колеблется, это означает, что они являются непрозрачными для длинноволнового инфракрасного излучения внутренних поверхностей. Поэтому
энергия, поступающая в помещение вместе с излучением (в диапазоне видимого света и коротковолнового инфракрасного излучения) через застекленные поверхности, не может уйти через стекло вместе с лучами, которые оно пропускает. Ее выход возможен
только с теплопередачей (и в форме постоянного обмена внутреннего нагревшегося воздуха, т. е. путем вентиляции), однако для этого необходима разница в температурах,
т. е. повышение внутренней температуры.
Данное явление известно под названием «парниковый эффект». Он играет очень важную роль в энергетическом балансе здания, независимо от того, рассматриваем ли мы использование солнечной энергии для обог-
помещений. «Зимние» и «летние» потребности носят противоположный характер; удовлетворить их можно с помощью правильной ориентации, формы здания и сооружения раздвижных затеняющих конструкций.
Можно констатировать, что для прямой системы, по сути дела, не требуется ничего, кроме того, что имеется в любом обычном доме. Действие системы основано на «парниковом эффекте».
В случае использования прямой системы наиболее существенные моменты в
составлении проекта здания сводятся к следующему:
- проектируемое здание должно иметь эффективную форму массы, в которой встроенные объемы воздушного пространства можно обеспечить с помощью внешних
ограждающих конструкций, имеющих минимальную поверхность, - как со стороны свободного воздушного пространства, так и в направлении грунта;
- необходимо наличие фасадной стены соответствующей величины и с хорошей инсоляцией;
- нужна максимально хорошая ориентация (рис. 4.23-4.24).
Рис. 4.24. Солнечный дом прямой системы
а) фасад; Ь) вид в разрезе со стеной-коллектором;
с) вид в разрезе, с прямой инсоляцией
Жилой особняк полуцилиндрической формы; в архитектурном отношении является новинкой, а в энергетическом плане его можно причислить к категории энергосберегающих
Рис. 4.25 Энергосберегающий жилой особняк с благоприятным объемом/поверхностью ограждающих конструкций (полуцилиндрической формы) а) первый этаж; Ь) второй этаж, вид в плане: с) вид в разрезе
b)
Солнечный дом: семейный особняк с шатровой крышей, который на первый взгляд выглядит как произведение традиционной архитектуры. Летом его внутренние помещения защищают от перегрева внутренними экранами (см. также рис. 4.26)
Рис 4.26. Жилой дом, масса которого частично утоплена под поверхность рельефа а) южный фасад с окнами основных помещений квартиры; Ь) северный фасад; с) вид сверху
Солнечная архитектура
Итак, при проектировании необходимо уделять большое внимание формированию массы дома, определению благоприятной пропорции между его поверхностью и объемом, при этом стены должны быть достаточно большими и хорошо освещаться Солнцем, необходимо также максимально использовать возможности, которые дают ориентация дома и выбор площадки. Что же касается планировки дома, лучше, когда помещения, в которых необходимо обеспечить комфортное тепловосприятие и хорошее естественное
освещение, располагаются вдоль фасада, получающего большее количество солнечного излучения, а помещения, требующие меньше естественного освещения, в которых температура может быть более низкой, т. е. комнаты с меньшей площадью окон - у стен, которые получают меньше солнечного света, у расположенных со стороны господствующего направления ветра, подверженных воздействию косого дождя. Таким образом, группа последних помещений создает стыковочный пояс, буферную зону между более комфортными помещениями, требующими к себе повышенного внимания, и сектором с менее благоприятными характеристиками среды. Такая буферная зона действует
сродни изолятору, ее теплоаккумулирующая способность выполняет роль шлюза, в котором собирается нежелательный внешний воздух. Расположение помещений в зависимости от предназначения здания носит обычно однозначный характер. Так, например, в жилом доме гостиная, столовая, детская и рабочий кабинет составляют группу помещений с повышенными требованиями к комфорту, затем следуют спальни, кухня и ванная комната, а в буферной зоне можно сосредоточить прихожую, туалет, чулан, гардеробную, гараж, дровяной чулан. Роль буферной зоны выполняют также подвал и чердачное пространство (рис. 4.25-4.30).
Экспериментальный солнечный дом в Центральной Европе восьмидесятых годов (см. также рис. 4.28)
Рис. 4.29. Экспериментальный солнечный дом середины девяностых годов с аккумуляторами (теплонакопителями) в центральной части
а) первый этаж, вид сверху; Ь) второй этаж, вид сверху; с) вид фасада (фотография макета)
тительнее более уплотненной массы, когда каждая отдельная квартира сориентирована только на одну фасадную стену. Ведь в этом случае ориентирование всего здания заведомо сводится к вынужденному варианту - в данном случае вместо ориентировки стен на С-Ю они будут обращены на В-3 - при этом образуются внутренние зоны, искусственная вентиляция и освещение которых потребует большого количества дорогой электроэнергии, что превысит экономию, полученную от компактной формы. При формировании планировки строения большего размера вынужденная ориентация помещений и создание внутренних зон будут почти неизбежными.
В строениях с большой общей площадью можно получить достаточно хорошо сориентированный фасад, если в плане дом будет иметь форму либо треугольника, либо сегмента круга. При этом, конечно, мы получим более «разбитую» форму, менее благоприятные пропорции между поверхностью и объемом, однако эти недостатки восполняются ббльшим количеством хорошо сориентированных окон. Помимо определенной
абсолютной конфигурации (которую мы, например, имеем, когда дома располагаются в сплошной ряд) это обстоятельство имеет еще то неудобство, что квартиру можно будет ориентировать только в двух направлениях, это означает, что у неблагоприятной стены, кроме буферной зоны, будут располагаться и другие помещения (например, спальни). Однако это, несмотря на вытянутую форму всего строения, может быть все же предпоч-
Здание должно соответствовать требованиям стандартов по энергетике, что будет проще обеспечить, если большая часть поверхностей, ограждающих обогреваемое пространство, будет соприкасаться с почвой. Поэтому на наклонном рельефе буферную зону часто делают утопленной в грунт, но нередко применяют и засыпку, например, на плоских крышах, на которых высаживают растения.
Внешний вид жилого дома прямой системы с буферной зоной в зимнее время (см. также рис. 4.30 и стр. 114-115)
Комбинированные системы
Рис. 4.30. Жилой дом прямой системы с буферной зоной, в котором существует тесная связь между абсолютными размерами здания и его планировкой, застекленные поверхности обеспечивают
хорошую инсоляцию
а) первый зтаж, вид сверху; Ь) второй этаж, вид сверху; с) вид в разрезе
На рубеже тысячелетий здания с малым потреблением энергии считаются в архитектуре продуктом «высоких технологий», и на каждом континенте и даже в каждой стране им дают свою характеристику, более того, порой даже разные специалисты расходятся в определениях. Эти дома потребляют в 2-3 раза меньше энергии, чем здания старой постройки.
«Дом с малым потреблением энергии» в Европе в определенных кругах считается вопросом престижа, но для многих людей он означает нечто большее, поскольку именно за такими строениями будущее. Согласно распространенному мнению, создание энергосберегающих конструкций - дело дорогостоящее, потому что разумно экономить могут только более состоятельные застройщики, только для них это дело выгодное. Однако это не так. Малые застройщики почти без дополнительных затрат, всего лишь путем применения методов строительной физики также могут построить себе энергосберегающий дом.
Рис. 4.32. Автономный дом, вид в разрезе
а) в зимнем рабочем режиме; Ь) в летнем рабочем режиме
(Значения действительны в области г. Волгограда)
лето
<Z,66°30'
Рис. 4.33. Функциональная система обогрева и снабжения горячей водой в автономном доме, вид в разрезе (электрические солнечные батареи в схему не включены)
1. - солнечный коллектор; 2. - система циркуляции; 3. - теплообменник; 4. - нагреватель воды для бытовых нужд; 5. - однодневный теплоаккуму-лятор-теплообменник; 6. - электрический нагреватель; 7. - система отопления; 8. - теплоаккумулирующее пространство с запасом на несколько дней (*этот же вариант можно применить в случае малого потребления энергии, при использовании ископаемых знергоносителей)
Рис. 4.34. Схема получения энергии для производства горячей воды и обогрева, восполняемая путем активного использования солнечной энергии (в экспериментальном семейном особняке) в конце восьмидесятых годов
а) подвал; Ь) первый этаж; с) чердачное пространство в плане; d) крыша, вид сверху;
Под домом с нулевым потреблением энергии для обогрева или под «автономным домом» подразумевается здание, которое вообще не требует подачи энергии извне - ни в форме электрической линии, ни в форме
ископаемых энергоносителей. Снабжение
горячей водой, освещением, энергией для бытовых приборов осуществляется путем применения фотоэлементов, химического и/или электрического аккумулирования энергии, сезонного аккумулирования тепловой энергии.
Понятие умный дом менее тесно связано с категорией энергопотребления. Обычно под этим термином подразумевается единая автоматизированная система, которая помимо энергетических и инженерных систем охватывает подвижные затенители, вентиляционные заслонки, бытовые приборы и технологическое оборудование, системы безопасности и информации, а также систему общего наблюдения за зданием.
Однако необходимо уяснить, что дом с нулевым потреблением энергии это не такое здание, которое вообще не имеет теплопотерь, а такой дом, в котором поте-
Комбинированная система использования солнечной энергии для обогрева семейного особняка и снабжения горячей водой (см. также рис. 4.34)
ри покрываются за счет получения тепла, утилизированного в процессе внутренних тепловых нагрузок, которыми сопровождается эксплуатация здания, а также за счет тепла, получаемого от солнечного излучения как через пассивную, так и через активную систему. Мощность теп-лоаккумулятора достаточно велика, чтобы
за счет накопленного ею тепла, не получая
дополнительного излучения, периодически покрывать израсходованную энергию. То есть нулевое потребление энергии на обогрев в действительности означает, что здание не нуждается в «искусственной» системе отопления, которая работает на ископаемом топливе.
Что касается внутренних тепловых нагрузок, картина складывается обманчивая: кажется, предпочтительнее, чтобы в здании тепловые нагрузки были большими, в действительности ситуация не такова: внутренняя тепловая нагрузка - это один из самых дорогих способов обогрева, ведь «теплоотдатчи-ками» являются искусственное освещение, бытовые приборы, которые потребляют электроэнергию, либо люди, находящиеся в помещении, однако источником энергии для них являются продовольственные продукты (рис. 4.31).
В зданиях комбинированной системы с небольшим потреблением энергии:
- фактор теплопередачи ограждающих конструкций (к) колеблется между 0,10 и 0,15;
- ориентировка максимально приспосабливается к метеорологическим нагрузкам (особенно это касается архитектурной формы строения);
- в установке инженерного оборудования применяются активные и пассивные архитектурные решения (а также их комбинации);
- воздух пополняется (вентилируется) через соответствующую систему регенера-ции/обмена тепла.
Прочие возможности получения энергии:
- электрические солнечные батареи,
- тепловые насосы,
- ветряные моторы (генераторы) и т. д.
Использование солнечной энергии в архитектуре
Прежде чем перейти к вопросу об активном использовании солнечной энергии, кратко обобщим суть пассивной системы использования.
Архитектурное (пассивное) использование означает, что здания заведомо строят так, чтобы они естественным путем, т. е. без какого-либо особого инженерного оборудования, могли поглощать, аккумулировать и утилизировать как можно больше солнечной энергии.
Если здание обладает соответствующими физическими свойствами (идеальная ориентация, хорошая теплоизоляция, рациональное архитектурное решение и т. д.), тогда в переходные периоды между сезонами можно будет обогревать помещения с помощью солнечной энергии. При пассивном использовании солнечной энергии в здании необходимо учитывать два важных момента: первый - стены должны получать свою долю солнечного излучения, второй - достаточное количество солнечного света должно попадать в дом через окна.
При определении необходимого уровня инсоляции стен следует учитывать ориентацию здания, предметы, имеющиеся на участке и встречающиеся на пути солнечных лучей, а также расположение соседних зданий.
Чрезвычайно большую роль играет моделирование, учет солнечного излучения, проникающего в помещения через окна. Это, прежде всего, объясняется тем, что с точки зрения утилизации солнечной энергии мы, с одной стороны, стремимся к тому, чтобы получить максимальное количество энергии - особенно в зимний, а также в осенний и весенний периоды. В то же время летом необходимо защищать здание от перегрева, кото
рый вызывают прямые солнечные пучи. Классический способ решения данной проблемы - сооружение затеняющего навеса, способного задерживать часть лучей Солнца, которое летом стоит выше, чем зимой.
Застекленная терраса, пристроенная с южной стороны, позволяет снизить затраты на отопление. Поскольку зимой Солнце стоит низко, помещение имеет максимальную инсоляцию, в то же время сильное летнее облучение фильтруется благодаря затеняющему свойству крыши.
Активное использование солнечной энергии
В случае активного использования солнечной энергии инженерное оборудование преобразует ее в электрическую или тепловую энергию, причем наиболее широко распространенными средствами нагрева воды и воздуха являются солнечные батареи. Все большее распространение получают вакуумные коллекторы. Наиболее широкое применение солнечная энергия приобрела в сельском хозяйстве, где она используется для просушки урожая, его консервации, для транспортировки тепла в технологических целях, для обогрева помещений, предназначенных для содержания животных и теплиц.
Различные фирмы-производители сегодня предлагают широкий ассортимент оборудования для использования солнечной энергии. Во многих местностях, где это позволяют условия солнечной радиации, системы нагрева воды для бытовых целей с помощью солнечной энергии представляются рациональными и обоснованными (рис. 4.34).
Удорожание энергоносителей все в большей мере заставляет домовладельцев, эксплуатационников и жильцов обратить внимание на снижение потребления энергии, поскольку это позволяет компенсировать часть дополнительных расходов, связанных с ростом цен. Таким образом, цель заключается в повышении способности здания удерживать тепло, в модернизации систем водо- и теплоснабжения, в максимальном использовании энергии солнечного излучения.
Сегодня солнечные батареи устанавливают чаще всего на южном скате крыши коттеджей, домов отдыха, кемпингов.
Солнечная батарея, площадь поверхности которой составляет 4 м2, может обеспечить около 60% годовой потребности в горячей воде семьи из 4 человек, которая проживает в коттедже. Когда температура жидкости в коллекторе, стоящем на открытом месте, превышает температуру воды в резервуаре, включается насос, и
автомат поддерживает циркуляцию до тех пор, пока разница температур не выровняется. Таким образом, с помощью теплообменника, встроенного в резервуар, в течение дня вода будет постепенно нагреваться. Две трети всего солнечного излучения поступает на территорию Центральной Европы в период между маем и сентябрем.
Можно применять и более крупные системы, если единицы отопления имеют меньшие размеры, а летом имеется потребность в производстве горячей воды для бытового потребления. Такие системы следует устанавливать во время реконструкции дома, поскольку это позволяет удешевить их эксплуатацию. К преимуществам непосредственного использования солнечной энергии относится и то, что она не наносит вреда окружающей среде, а сама энергия дается нам «бесплатно», ее можно получать в течение неограниченного времени и в неограниченных количествах, а использованная энергия не изменяет энергетический баланс Земли.
Если рядом с домом имеется бассейн, активное применение солнечной энергии приобретает еще большее значение: если установить систему и коллектор площадью в несколько квадратных меторв, продолжительность пользования открытым бассейном можно увеличить в два раза. Соотношение между площадью солнечной батареи и объемом бассейна:
- для ванны на 25-30 м3 - 4-5 м2,
- при увеличении размеров пропорции должны составлять 0,15-0,20 м2/м3.
Для крытых бассейнов в зависимости от теплопотери ограждающих (или кровельных) материалов за основу следует брать 60-70% поверхности коллектора. В данной системе коллекторы обогревают циркулирующую по кругу воду бассейна, когда она проходит через теплообменник, установленный за фильтром. Для получения необходимой температуры воды необходимо установить коллектор, площадь которого составляет не менее половины зеркала воды в ванне бассейна.
При выполнении определенных условий появится возможность использовать солнечные батареи и для дополнительного обогрева здания. Это возможно прежде всего в зданиях, имеющих хорошую теплоизоляцию, т. е. малый уровень тепло-потери, и при системе обогрева водой с невысокой температурой (например, при наличии пола или стен с подогревом). Возможная экономия обычно составляет 20-30%. Использовать батареи для обогрева помещения представляется целесообразным обычно в том случае, когда в здании имеется бассейн, потому что в этом случае и в летний период мы сможем использовать большую поверхность коллектора, необходимого для отопления.
Активная система применения солнечной энергии по своей структуре идентична обычной системе подогрева воды для бытовых нужд.
Эта система состоит из трех основных частей:
- солнечные батареи,
- резервуары для горячей воды,
- системы трубопровода, а также рабочее и регулирующее оборудование.
Солнечные батареи преобразуют солнечное излучение в тепловую энергию. По сути дела, солнечная батарея - это коробка, с лицевой стороны застекленная, а с тыльной - оснащенная теплоизоляцией, внутри этой коробки имеется закрепленная на черном светопоглощающем листе змеевидная трубка или система трубок. Мощность такого коллектора зависит в первую очередь от качества поглощающего листа, т. н. абсорбера. Любая современная батарея снабжена абсорбером, имеющим селективное покрытие. Термин «селективный» означает, что лист коротковолновое солнечное излучение поглощает, а собственное длинноволновое излучение удерживает, благодаря чему батареи имеют очень малые радиационные потери. Вакуумные или оснащенные вакуумными трубками коллекторы позволяют также снизить и конвекционные теплопотери, однако пока они еще довольно дороги, поэтому не стоит надеяться, что в ближайшее время они получат широкое распространение. Средняя производительность плоских батарей в летний период составляет около 60-70%.
Поскольку продолжительность светового дня и потребления горячей воды обычно не совпадают, при использовании солнечных батарей всегда следует применять резервуар. Его емкость обычно соответствует дневному потреблению воды. Для семейных коттеджей чаще всего применяют резервуары на 300-500 л. В резервуаре помещается теплообменник, и, поскольку система эксплуатируется в течение всего года, в батареях циркулирует морозостойкая жидкость. Помимо коллекторного теплообменника, в верхнюю часть резервуара встраивают электрический патрон-обогреватель либо теплообменник котла, таким образом, даже в периоды с незначительной солнечной радиацией можно получать необходимое количество горячей воды.
Работой системы солнечных батарей управляет электронный регулятор. В комплект регулятора входят два термодатчика: один из них измеряет температуру батарей, а второй - температуру в резервуаре. Если температура батарей поднимается выше показателя, установленного на регуляторе, регулятор включает циркулирующий насос и держит его в рабочем состоянии до тех пор, пока сохраняется разница в температурах либо пока температура батареи не достигнет заданного максимального показателя.
Необходимые для системы прочие элементы (циркулирующий насос, предохранители, регуляторы, заполняющее и спуск
ное приспособление) обычно помещают на приборной панели, на т. н. монтажном узле использования солнечной энергии. Трубопровод обычно делают из меди, а теплоизоляцию для него - из кэшированной стекловаты. Подбирая материалы, которые будут применяться при монтаже системы, следует учитывать, что максимальная температура может подниматься до +180 °C. Для того чтобы теплонесущая среда не закипала. эксплуатационное давление не должно подниматься выше 4-5 бар (при давлении 6 бар открывается предохранительный клапан), что превышает обычный показатель в системах центрального отопления (рис. 4.35-4.36).
Систему использования солнечной энергии можно построить также и по принципу естественной циркуляции, при этом не используются насосы и автоматика, следовательно, отпадает и необходимость в электросети, данная система работает без вспомогательной энергии. Ее недостаток заключается в том, что резервуар должен размещаться выше уровня батарей, что не всегда бывает возможным.
Чаще всего батареи устанавливают на конструкции крыши, над кровлей, на монтажной раме, не разбирая при этом кровлю крыши, или же их встраивают в конструкцию крыши вместо кровли. Первый вариант значительно проще, и с точки зрения протечек он более надежен, а при втором варианте батареи меньше теряют тепла, зато кровля требует более тщательного ухода.
Сориентированные на юг батареи при круглогодичном использовании утилизируют максимальное количество солнечной энергии, если они установлены под углом в 45°. Они обычно закрепляются фиксированно и не следуют за движением Солнца. Это объясняется тем, что солнечные батареи хорошего качества не зависят от определен-
13
него направления, они используют даже т. н. рассеянное излучение, которое бывает в облачную погоду; в Центральной Европе на рассеянное излучение приходится значительная доля - до 50% всего излучения.
Рис. 4.35. Простая схема использования солнечной батареи при производстве горячей воды для бытовых нужд
1. - коллектор; 2. - котел; 3. - бойлер; 4. - теплообменник; 5. - работающая на солнечной энергии система циркуляции с насосом; 6. - циркуляционный насос; 7. - подающая труба в системе солнечного обогрева; 8. - возвратная труба в системе солнечного обогрева; 9. - подсоединение к системе водоснабжения; 10. - вывод (потребление) горячей воды
Рис. 4.36. Современная комбинированная внутренняя система центрального отопления с применением солнечной батареи
А - отопительная система; В - система циркуляции горячей воды; С - подвод от водопроводной сети (холодная вода); 1. - солнечная батарея; 2. - емкость для горячей воды с теплоизолированными стенками; 3. - котел; 4. - сборный узел с циркулирующий насосом и автоматикой, работающий на солнечной энергии; 5. - распределитель солнечной энергии; 6. - дополнительный электропатрон; 7. - компенсатор объема в системе отопления; 8. - солнечная энергия; 9. - циркуляционный насос для горячей воды в системе отопления: 10. - циркуляционный насос в системе отопления; 11,- циркуляционный насос для горячей воды; 12. - автоматический отвод воздуха; 13. - предохранительный клапан; 14. - декомпрессор; 15. - клапан возвратного действия; 16. - предохранительный клапан; 17. - трубопровод системы отопления; 18. - система передачи солнечной энергии; 19. - электропровод
Использование солнечной энергии в фотоэлементах
В большинстве стран Европы использование солнечной энергии в фотоэлектрических генераторах еще не обрело настоящего «гражданства», особые преимущества оно имеет при строительстве и реконструкции зданий, когда фотоэлементы устанавливают в фасадные стены и конструкции крыши, при этом продумывают и эстетический момент.
Солнечные батареи или фотоэлектрические элементы непосредственно преобразуют солнечное излучение в электрическую энергию. Процесс преобразования энергии называют фотоэлектрическим преобразованием энергии. Солнечные элементы устанавливают в крупные узлы, в модули. У имеющихся на рынке солнечных батарей КПД преобразования энергии - в зависимости от технологии производства - колеблется от 6 до 17%. Уже выпущены батареи со значительно более высоким КПД, однако их серийное производство - дело будущего.
Лучшими солнечными батареями в наши дни считаются кремниевые батареи. Однокристальный или поликристальный кремний является сырьем для производства полупроводниковой техники; это очень стабильный, отличный материал, характеристики которого не изменяются даже при длительной эксплуатации. Необходимый для изготовления солнечных батарей сверхчистый кремний производят из песка, запасы которого на Земле поистине огромны. Для солнечного элемента необходим кусочек кремния толщиной в несколько десятых долей миллиметра, в модуле эти солнечные элементы укладываются в пластик и сверху накрываются защитным стеклом.
Хотя солнечные элементы, изготовленные из однокристального кремния, стоят дороже, по производительности в настоящее время они считаются лучшими (17%). Производство солнечных элементов из поли-кристального кремния проще и дешевле, но коду них ниже (13%).
При освещении напряжение солнечных элементов в широком диапазоне немного изменяется, однако вырабатываемый ими ток пропорционален освещению. Производительность солнечного элемента в широком диапазоне пропорциональна освещению. Источник тока с солнечными элементами вырабатывает больше всего энергии в том случае, когда лучи солнца падают на поверхность солнечных элементов перпендикулярно.
Сфера применения солнечных элементов весьма широка - от космической техники до техники, применяемой в домостроении. При потреблении солнечной энергии (т. е. при нулевом потреблении других источников энергии) для отопления солнечные элементы вместе с коллекторами устанавливают на крыше или на фасадной стене дома. В домах с малым потреблением энергии роль фотоэлектрической энергии не столь велика, какой она могла бы
быть по техническим соображениям, ведь там, где имеется электроэнергия, поступающая из сети, этот источник энергии требует значительно ббльших капиталовложений.
4.5. Получение тепла
Если мы хотим поддерживать в равновесии внутренние климатические условия в здании, нельзя обходить вниманием использование тепла, образующегося в процессе эксплуатации дома.
Все мы знаем, что на годовой энергетический баланс значительно влияет:
- тепло, которое выделяют люди, находящиеся в здании;
-теплопотери, возникающие при ведении домашнего хозяйства и производственной деятельности.
При потере тепла телом человека, находящегося в помещении, при внутреннем объеме воздуха 50-601м3 на человека:
- дополнительное тепло, которое вырабатывается зимой в отапливаемом пространстве, достигает 1 °C;
- летом (без охлаждения) дополнительное тепло может составлять до 2-3 °C.
Этот показатель при отоплении зимой следует обязательно учитывать, а при решении вопросов охлаждения в летний период он может служить лишь ориентиром. Следует помнить, что параллельно с теплоотдачей человеческого тела необходимо проветривать помещение, т. е. восполнять запас свежего воздуха, а при этом мероприятии дополнительное тепло будет улетучиваться (если нет соответствующего технологического оборудования, предназначенного для поддержания теплового баланса во внутренних помещениях). Мы упомянули эти варианты лишь в качестве интересных профессиональных моментов, а не для пропаганды отнюдь недешевых решений.
Получение тепла из вентиляционной системы
Предварительно подогревая воздух, который через вентиляционную систему поступает во внутренние, отапливаемые, оснащенные кондиционерами помещения и пространства домов, мы также сможем экономить энергию.
В соответствии с принципом энергосбережения, если поступающий в здание поток свежего воздуха не превышает обязательного показателя, потерю тепла при вентиляции можно будет снизить, подогревая поступающий воздух теплом уходящего потока, либо теплом, которое мы получаем от других источников. При естественной вентиляции это можно будет осуществить, пропуская свежий воздух через буферную зону здания: через неотапливаемые помещения, через пристроенную к дому оранжерею, через инсолированное пространство, после чего он будет поступать в отапливаемые помещения. Воздух можно предварительно подогревать либо даже поднимать его температуру выше уровня температуры в помещении, если использовать для этого некоторые элементы вентиляционной системы, в которой утилизируется солнечная энергия.
При механической вентиляции вентиляторы могут обеспечить такую разницу в давлении, которая позволит установить в системе регенераторы тепла. Действие регенераторов тепла основано на том, что при подаче воздуха в здание мы должны вытеснить из него такое же количество воздуха. Оттянутый из здания воздух содержит большое количество тепла. Регенераторы тепла используют значительную часть тепла оттягиваемого воздуха для того, чтобы предварительно подогреть свежий воздух.
Известны три типа регенераторов:
Рис. 4.37. Принцип действия поверхностного теплообменника
а) действие теплообменника с трубками; Ь) действие теплообменника с разными температурными точками, где заданной является температура (°C) на входе и выходе
Строительство здания со стеклянными ограждающими поверхностями - большая роскошь, но в принципе это вполне осуществимое дело; эффектный образец такого дома представлен на фото. СуЭнергетической точки зрения зимний и в осо-бёМйсгИ'г ^«чмцзкслдултации требуют дордгостояшего1>1нженерногЬ O&vVi* бЗни
Солнечный дом в Европе (см. также рис. 4.30)
Сборный жилой особняк со стенами и крышей, имеющими идеальную теплоизоляцию
1
3
Рис. 4.39. Схема действия теплового насоса
А - сжатие; В - сжижение: С - выравнивание давления^- испарение; 1. - компрессор; 2. - конденсатор; 3. - дроссельный клапан; 4. - испаритель
Рис. 4.38. Теплообменник с поперечной трубой или с пластинами, подсоединенный к вентиляционной системе здания
1. - забор использованного воздуха; 2. - отвод использованного и охлажденного воздуха; 3. -вход свежего воздуха; 4. - входная труба для предварительно подогретого свежего воздуха; 5. - узел теплообменника
Поверхностные теплообменники (рекуператоры)
Выходящий и поступающий воздух проходит через аппарат по параллельным каналам (но, естественно, в разных направлениях). Между двумя каналами имеется тонкая стенка, изготовленная из материала с высоким коэффициентом теплопроводности (например, из алюминия). Каждый из двух воздушных потоков выходит из своего воздухосборника. Разделительные листы между двумя воздушными потоками - для увеличения поверхности - имеют форму прямоугольника, поставленного «на попа» (рис. 3.37-4.38).
Среди этих воздушных каналов каждый четный канал открыт для одного воздушного потока, а каждый нечетный - для другого. КПД поверхностных регенераторов тепла достигает 60%.
Теплообменники с вращающимся барабаном (регенераторы)
В данном варианте выходящий и свежий воздух проходит через один барабан в противоположных направлениях.
В барабане имеется наполнитель с малым геометрическим размером и с большой поверхностью. Воздух проходит через щели в нем и нагревает или охлаждает стружки. Мотор вращает барабан со скоростью 1-2 оборота в минуту, таким образом, наполнитель за время, в которое барабан совершает полоборота, забирает тепло у выходящего воздуха, а за время второй половины оборота отдает это тепло свежему воздуху. Это очень эффективный теплообмен, потому что скрытое тепло испарений, исходящих из воздуха, который проходит через наполнитель, также участвует в процессе передачи тепла. По этой же причине данный вариант не рекомендуется применять при сильно
загрязненном внутреннем воздухе или в местах, в которых действуют строгие бактериологические нормы. КПД регенераторов с вращающимся барабаном достигает 75%.
Тепловые регенераторы с тепловыми трубками
В двух предыдущих вариантах воздушные каналы, по которым проходит уходящий и свежий воздух, должны встретиться в какой-то точке пространства, при варианте с тепловыми трубками в этом нет необходимости.
За данным названием кроется решение, когда среда (обычно такая же, какая используется в холодильниках) на одном участке круга забирает тепло и испаряется, а на другом - конденсируется и отдает тепло. Движение среды может происходить таким образом, что пар улетучивается, а на его место по кругу под действием силы тяжести поступает жидкая среда; однако трубка может располагаться и с вертикальной или наклонной осью, в этом случае перемещение пара наверх и стекание жидкости в обратном направлении происходит на тех же участках трубки.
В этом варианте теплонесущая жидкость испаряется в теплообменнике с ребристыми трубками, он встроен в воздушный канал, через который проходит выходящий воздух, затем пар конденсируется в другом теплообменнике такой же конструкции, и свежему воздуху передается часть тепла уходящего воздуха. Переносящая тепло среда в фазах пара и жидкости перемещается по трубопроводу между двумя теплообменниками.
Если здание сооружается с гибридной системой инсоляции, составными элементами которой являются вентилятор, сеть воздушных каналов, нагнетающий и отсасывающий узлы, есть смысл подумать над использованием воздушного обогрева в качестве дополнительного источника тепла, ведь это позволит в функциональном и конструктивном отношении объединить две данные системы. Таким образом воздух, предварительно подогретый в системе инсоляции, можно использовать даже в пасмурную, холодную погоду, когда для непосредственного использования у него будет слишком низкая температура. В систему воздушной
техники можно встроить регенерирующий тепло теплообменник, дальнейший дополнительный подогрев с помощью выходящего воздуха позволяет получить в нем дополнительную экономию.
Тепловые насосы
В системах обогрева зданий в Западной Европе в последнее время очень быстрое распространение получают тепловые насосы.
Принцип действия теплового насоса, по сути дела, такой же, как у холодильника, однако способ применения носит противоположный характер. Поскольку два этих прибора имеют общую структуру и похожие детали и отличаются друг от друга лишь размерами, тепловой насос в жаркие летние дни можно даже использовать для охлаждения.
Принцип действия компрессионного теплового насоса заключается в следующем: охлаждающая среда, имеющая соответствующий состав, низкое давление и низкую температуру, испаряется в узле-испарителе при помощи тепла, которое получают из какого-либо источника тепла (это может быть утилизированное тепло почвенных вод, почвы, воздуха, оборудования, работающего на солнечной энергии), а в конденсаторе происходит сжатие газа с использованием механической энергии; в результате повышается давление и растет температура испарений охлаждающего вещества. При более высоком давлении повышается и точка кипения охлаждающего вещества, это тепло также можно использовать для обогрева. Во втором теплообменнике, где вещество снова переходит в жидкое состояние, теплота испарения, поглощенная при низкой температуре, передается в «потребительский круг» (круг обогрева). А перешедшее снова в жидкое состояние охлаждающее вещество, проходя через регулирующий (дроссельный) клапан, возвращается в пространство с низким давлением и температурой - в испаритель, и там снова испаряется.
Европейский жилой особняк с внешними стенами из «сплошного стекла» построен с применением одной из самых современных технологий обогрева и охлаждения. На фотографии видно, что на фасаде и в интерьере здания нет признаков установки какого-либо оборудования
Тепловые насосы подразделяют на жидкостные, воздушные и комбинированные. Наиболее распространены т. н. тепловые насосы, работающие на грунтовых водах.
Тепловые насосы, работающие на грунтовых водах, при использовании тепла, получаемого от обогрева полов и отопительных батарей, могут давать дополнительное тепло, их можно использовать также для производства теплой воды с невысокой температурой (например, для плавательного бассейна).
Суть системы состоит в том, что в грунт, на глубину 1-3 м ниже уровня рельефа, обычно по периметру здания, укладывают т. н. грунтовые коллекторы. Грунтовые коллекторы, 1-2 м трубок-змеевиков на м2, укладывают обычно либо на оптимальном уровне грунтовых вод, либо под ним. Два конца системы труб питают тепловой насос.
Необходимо обязательно обеспечить циркуляцию грунтовой воды, поскольку это обеспечивает снабжение почвенного коллектора пригодным для использования «теплом».
Для того чтобы определить, достаточно ли грунтовых вод в данном месте и будут ли они иметь соответствующую скорость течения, необходимо поинтересоваться мнением старожилов здешних мест, специалистов местной системы водоснабжения или гидрологов, специалистов по геологии. В крайнем случае, возможно, придется пробурить скважину или провести пробные работы.
Если грунтовых вод достаточно, остается только получить разрешение властей. Разрешение на проведение работы обычно нельзя получить только в особо охраняемых природных зонах или в тех случаях, когда строение уходит в глубину ниже уровня грунтовых вод. Малое оборудование рекомендуется устанавливать там, где простым методом можно определить, имеется ли здесь достаточное количество грунтовых вод, т. е. там, где нет необходимости в бурении скважины.
Гидрологическое исследование может дать информацию о том, какую степень коррозии следует учитывать в данных почвенных условиях.
Существует и другой вариант: в грунт загоняется ряд почвенных зондов, которые позволяют получить тепло с глубины 20-150 м; это очень дорогостоящий вариант, но его эффективность может превзойти все ожидания.
Принцип действия воздушных тепловых насосов такой же, как и у жидкостных, однако тепло при этом мы получаем из воздуха. Теплый воздух можно получить из свободного пространства или из иных источников. Извлечение и использование тепловой энергии из открытого воздуха происходит с помощью наружного оборудования, размещенного рядом с внешней стеной. Возможности для использования утилизированного тепла имеются главным образом на промышленных предприятиях.
Устанавливаются воздушные тепловые насосы очень легко, однако из-за низкой температуры источника в сезон, когда потребности в энергии достигают максимума (зимой), их кпд очень низок. Стоит подумать над их применением в таких зданиях, для обогрева которых достаточно, если температура подающейся воды будет равняться 35 °C. Если температура воды в системе обогрева должна быть выше, целесообразно установить альтернативную систему обогрева. В этом случае необходимо провести расчет предельного выигрыша в тепле. Воздушные тепловые насосы обычно работают шумно, поэтому необходимо подумать, не будет ли это мешать соседям или пользователям строения. Из-под теплового насоса необходимо отводить конденсат.
Повторное использование тепла от бытовой горячей воды весьма распространено в развитых странах. Здесь, прежде всего, можно вести речь о применении горячей воды из бань и технической горячей воды.
Повторное использование возможно с помощью уже упомянутого теплового насоса или жидкостного варианта трубчатого теплообменника, упомянутого в разделе «Получение тепла из вентиляционной системы». Суть системы состоит в том, что жидкость с более высокой температурой в процессе протекания передает тепло воде с более низкой температурой, которая течет внутрь. Недостаток состоит в том, что оба процесса идут одновременно. С энергетической точки зрения наиболее безукоризненной является передача тепла в резервуаре, которая происходит так же, как в бойлере. Однако расходы при этом окупаются лишь через несколько десятилетий, поэтому в наших условиях осуществление подобных проектов - дело будущего.
Факторы, определяющие теплопотери
Ниже перечислим несколько моментов, связанных с проектированием и строительством энергосберегающих зданий:
- В домах с большой общей площадью (например, в приземленных зданиях) поток тепла идет главным образом через конструкцию крыши, а в высоких зданиях (например, в домах-башнях) более существенный характер носит поток тепла через стены.
- Для снижения теплопотерь в первом случае необходимо сделать более эффективную теплоизоляцию на конструкции крыши, а во втором - на фасадах здания.
- Показатель фактора теплопередачи зависит от ограждающих конструкций данного здания, а также от пропорций обогреваемого объема здания.
- Низкая пропорция поверхностей объема дает более высокий показатель теплопере-дач, т. е. приводит к ббльшей потере тепла, в то время как высокая пропорция поверхностей объема дает низкий показатель теплопередачи, т. е. сопровождается меньшими теплопотерями.
- Расчлененная масса здания дает в результате менее благоприятные пропорции поверхностей объема массы, а вдоль внешних ребер возникает большее количество тепловых мостов, таким образом, возрастают теплопотери, поскольку увеличивается охлаждающаяся поверхность.
-Для уменьшения теплопотерь целесообразно выбрать менее расчлененную планировку здания, тогда и внешние стены будут менее расчлененными.
- Хорошо, если здание соприкасается с соседним отапливаемым строением (например, когда дома выстроены в ряд). Однако необходимо позаботиться и о том, чтобы пропорции площади и объема квартир (частей строения), расположенных в начале и в конце ряда домов, были не такими, как у квартир (частей здания), находящихся в середине, тогда и теплопотери в них будут меньше. Теплопотери квартир, соприкасающихся с обогреваемыми строениями, меньше, чем у квартир, которые находятся в крайней секции и соприкасаются только с одной обогреваемой частью строения.
- Нежелательно, чтобы здание (часть здания) соприкасалась с необогреваемым пространством (например, с гаражом).
- Желательно, чтобы здание имело максимально большую поверхность, соприкасающуюся с грунтом, ведь в этом случае тепловую способность грунта можно будет использовать зимой, если строение не изолировано от грунта. Теплоизолирующий слой целесообразно укладывать горизонтально только по периметру здания либо на фундамент, можно даже утопить его в грунт.
- Теплоизолирующая полоса вдоль периметра поможет исключить потерю
тепла в направлении грунта, не мешая при этом использованию тепловой мощности почвы.
- Распределение внешнего пространства строения также влияет на теплопотери. Более плотное распределение, т. е. меньшая высота этажей, меньшие по размерам помещения обладают большей теплоаккумулирующей массой, но в то же время чем чаще внешние стены соприкасаются с внутренними перегородками, тем больше образуется тепловых
мостов, в этом случае необходимо увеличить толщину теплоизоляции внешних стен.
Рекомендации по экономии энергии можно было бы продолжить, однако наиболее важными являются именно вышеописанные моменты. К числу других важных факторов относятся также ориентация здания, размеры и пропорции застекленных конструкций и, пожалуй, самый важный момент- сознательный подбор конструктивных и теплоизолирующих материалов.
5. Теплоизоляция - от фундамента до крыши
На энергетический баланс закрытого пространства, которое ограничено перегородками, имеющими соответствующее теплотехническое сечение, теплоизоляция здания оказывает разнообразное прямое или косвенное воздействие, ведь энергетический баланс зависит от многих косвенных требований, связанных со строительной физикой и с тепловос-приятием. Можно сказать и так: теплоизоляция оказывает серьезное влияние на различные процессы, которые на первый взгляд кажутся далекими от самой теплоизоляции. Эти связи очень сильно зависят от послойного строения конструкции стены, от того, является ли стена однослойной (не считая тонкого поверхностного слоя) или на ней имеется отдельный теплоизолирующий слой, а также от того, где мы такой слой размещаем.
Но в любом случае исключительно большое значение имеет формирование узлов. Если всю стену определенной конструкции покрывать слоями, имеющими одинаковое теплопроводное сопротивление, т. е. если мы построим конструкции, которые по всей поверхности имеют одинаковый коэффициент теплопередачи, тогда при правильном решении в результате действия упомянутых факторов и из-за разнообразных побочных эффектов экономия энергии может даже превысить экономию, которую дает непосредственное действие теплоизоляции.
Очевидно, что применение качественных, т. е. обладающих высоким сопротивлением теплопроводности, теплоизолирующих слоев повлечет за собой понижение коэффициента теплопередачи - одной из основных характеристик энергетического баланса здания.
Если теплоизолирующий слой находится на внешней стороне ограждающей конструкции или представляет собой промежуточный, но непрерывный слой, тогда он (за исключением некоторых случаев, касающихся внешних углов) значительно сокращает теплопотери на участках тепловых мостов и вдоль линий сопряжения узлов. Теплоизоляция, установленная на внутренней стороне, не дает существенного понижения потерь на тепловых мостах (за исключением внешних углов стен).
Если, например, на внешнюю поверхность стены нанести гидрофобное (водоотталкивающее) покрытие, конструкция будет впитывать меньше влаги. Более сухая конструкция обладает лучшей
изолирующей способностью, и не нужно будет дополнительных затрат энергии для обратного испарения влаги во внешнюю среду.
Каждый из перечисленных вариантов снижает теплопотери через внешние ограждающие конструкции. Однако одним только снижением теплопотерь дело не ограничивается.
Если на единицу разницы между внешней и внутренней температурами приходится меньше трансмиссионных теплопотерь, то помещение получает дополнительное тепло и в нем повышается температура. Изменяется и температура равновесия: в течение года будет больше таких дней, когда температура в помещении - даже без отопления -будет достаточно высокой. Систему обогрева можно будет включать при более низкой внешней температуре и отключать ее раньше, т. е. отопительный сезон сократится.
Если уменьшаются трансмиссионные теплопотери, то в случае понижения теплотворной способности, тепловой нагрузки или при понижении внешней температуры накопившееся во внешних и внутренних конструкциях здания тепло будет уходить медленнее, в течение более длительного времени. В результате можно будет установить отопительное оборудование меньшей мощности, поскольку морозы обычно держатся лишь несколько дней, и, возможно, при медленном уменьшении количества аккумулированного тепла здание перенесет холодный период за счет собственных ресурсов, без существенного понижения внутренней температуры.
Уменьшение трансмиссионной потери тепла улучшает также качество инсоляции здания! Получение тепла от солнечного излучения изменяется в зависимости от периодически возникающих, случайных явлений (облачность). Его использование в значительной мере зависит от того, насколько медленно будет уходить накопленная в течение дня энергия. «Медленный уход» может объясняться двумя причинами: либо здание аккумулировало много тепла, поэтому оно медленнее тратится (даже при не очень хорошей теплоизоляции), либо здание имеет хорошую теплоизоляцию, поэтому аккумулированное тепло медленнее тратится (даже если его получено меньше). Таким образом, улучшение теплоизоляции дает такой же эффект, как и улучшение теплоаккумулирующих свойств.
Улучшение теплоизоляции влечет за собой еще одно последствие, которое нельзя оценить однозначно.
В зависимости от того, где именно в конструкции помещена теплоизоляция, меняется фактор затухания тепла и его задержка во внешних конструкциях. Для стабилизации температуры в помещении теплоизоляцию лучше установить с внешней стороны, а при периодическом использовании помещения и с точки зрения режима отопления ее лучше устанавливать внутри.
Хорошая внешняя теплоизоляция обеспечивает более высокую температуру на внутренней поверхности ограждающих конструкций, что имеет далеко идущие последствия, связанные с теплоощущени-ем, защитой строения, а также с общим энергетическим балансом.
В некоторых случаях технология теплоизоляции определяет способ обработки внешней поверхности, и, следовательно, ее абсорбционный и эмиссионный факторы. Снижение потери энергии - лишь одна из задач теплоизоляции, очень важно также, чтобы на обогреваемой стороне температура стен и пола не была слишком низкой, поскольку это вредит здоровью и ухудшает самочувствие людей.
Следующая задача теплоизоляции состоит в том, чтобы защищать ограждающие и несущие конструкции здания от слишком больших колебаний температуры, а также от воздействия мороза и солнечного излучения И, наконец, необходимо знать, что теплоизолирующий слой лишь снижает, замедляет прохождение теплового потока, выход тепла и холода, выравнивает их, т. е. он понижает их, но не препятствует им.
Существует довольно большая специальная литература, посвященная тем или иным аспектам теплоизоляции. Несмотря на это, в процессе утепления конструкций зданий на них, к сожалению, часто устанавливают не самые подходящие теплоизолирующие материалы, это приводит к конденсации пара, появлению плесени, возникновению дефектов (трещины, смещения, отставание штукатурки и т. д.), затухание тепла тоже не соответствует нормам.
Выбрать соответствующие теплоизолирующие материалы поможет таблица 5.1. Соответствующую теплоизоляцию можно изготовить самыми разными способами, начиная с теплоизолирующей штукатурки и кончая наливными слоями, синтетическими плитами или минеральной ватой.
Таблица 5.1
Теплоизолирующие материалы, которые можно применять в зданиях
Теплоизолирующие материалы
ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЯ Теплоиз. штукатурка Наливная теплоизоляция Пенопласты Минеральная вата древесная вата
штукатурка PS перлитная штукатурка пенобетон PSH легкий бетон PS ш PUR мягкий и жесткий минеральная вата стекловата
пористый рифленый
Пол. уложен ный на грунт над гидроизоляцией как обрамляющая полоса • •
в грунте, в слое гравия как обрамляющая полоса • •
Перек рытие подвала аркады лоджии сверху Теплоизоляция и акустический слой • •
бутобетонная конструкция с брусом под брусом • • •
между брусьями • • •
снизу оштукатуренное • •
теплоизол плиты на механическом креплении • • •
оштукатуренные теплоизол. плиты • • •
с реечным каркасом, облицованное • •
подвесной потолок с закрытым пространством • • • •
Плоская крыша по которой нельзя ходить с одной оболочкой прямой последова тел ьн остью слоев наклонный слой наливной • •
из плит • •
теплоизоляция под гравийным бетоном •
теплоизоляция под гидроизоляцией • •
тепло-и гидроизоляция •
1-оболочная, с обратной последовательностью слоев •
2-оболочное холодное покрытие • •
утилизированная по которой можно ходить терраса и зеленая крыша с прямой последовательностью слоев • •
двойная теп ЛОИЗОЛЯЦИЯ сверху •
снизу •
с обратной последовательностью слоев •
крыша-парковка с прямой последовательностью слоев • •
двойная теп ЛОИЗОЛЯЦИЯ сверху •
снизу •
Чердачное перекрытие по которому нельзя ходить
по которо-му можно ходить наливное •
между брусьями • •
под гравийным бетоном • • •
плиточная теплоизоляция с покрытием • □
Обустро-енный чердак коленовидная стена армированная между каркасом, оштукатуренная □
между каркасом с внутренней облицовкой • •
с наружной теплоизоляцией оштукатуренная • •
теплоизол. плиты, оштукатуренная •
стропила над • • •
между • • •
ПОД • • • • □
анкеры над • •
между • • •
ПОД • • • • □
Оптимальная теплоизоляция
При использовании теплоизолирующих слоев с различным сопротивлением тепло
проводности можно в той или иной степени улучшить коэффициент теплопередачи
При увеличении толщины слоев темп последующего улучшения теплоизоляции будет постепенно замедляться, а потом становится незначительным. Из этого можно сделать вывод, что рациональнее применять теплоизоляцию относительно небольшой толщины. В то же время нельзя забывать, из каких статей складываются расходы на теплоизоляцию В общую стоимость даже самого первого сантиметра теплоизоляции непременно будет входить возможная установка строительных лесов, юстировка принимающей поверхности, стоимость наклейки теплоизолирующей плиты и обработки поверхности. Каждый последующий сантиметр увеличивает затраты лишь на цену самого теплоизолирующего материала, что составляет лишь малую долю общих расходов. Но так будет лишь до тех пор, пока толщина теплоизоляции не достигнет предельного размера, когда речь может идти уже только о другом, более дорогостоящем способе закрепления и о другом виде теплоизолирующего материала. Таким образом, выбирая рациональное решение, при незначительном увеличении толщины следует учитывать лишь вышеупомянутое увеличение расходов, что, естественно, в результате позволит увеличить толщину теплоизоляции. Теплоизолирующий слой с данной величиной сопротивления стопроцентно обеспечивает улучшение теплоизоляции стеновых конструкций.
Значительная часть расходов связанных с теплоизоляцией, приходится не на теплоизолирующие материалы, а на юстировку принимающей поверхности, на укрепление изоляции, на создание слоев, из которых складывается поверхность, паровых барьеров. вентиляционных слоев, на защиту теплоизоляции, поэтому даже элементарная теплоизоляция небольшой толщины обходится довольно дорого.
Поэтому может так случиться что с точки зрения затрат оптимальной окажется конструкция однослойной стены без специального теплоизолирующего слоя (однако в каждом отдельном случае необходимо проверять, будет ли такая стена соответствовать требованиям защиты конструкции).
Теплопередача ограждающих поверхностей здания
Коэффициент теплопередачи на анализируемом участке ограждающей конструкции здания показывает среднюю теплопередачу возникающую при одноразмерном тепловом потоке, а также трансмиссионную избыточную потерю тепла, проходящего через единицу поверхности стены, за единицу времени, при единице разницы температур.
При наличии двух различных решений пропорция коэффициента теплопередачи
готовых конструкций может отличаться от пропорции коэффициентов теплопередачи ее отдельных слоев. Вопрос заключается в том, достигнет ли улучшение коэффициента теплопередачи готовой конструкции степени улучшения коэффициента теплопередачи ее слоев Это зависит от нескольких факторов
- оттого, где в конструкции располагается теплоизолирующий слой;
- от того, как обработаны узлы;
- от длины ребра различных типов узлов на внешней стене.
(Последний фактор включает в себя абсолютный размер здания, распределение его внутреннего пространства, количество и размеры проемов, наличие секций на фасадной стене, а также формирование массы здания ) На затронутый здесь вопрос невозможно дать ответ общего характера, поскольку данная проблема связана с несколькими факторами.
Что же касается однослойных стеновых конструкций, вопрос заключается в том, насколько нам удастся снизить теплопотери вдоль пинии узлов при помощи дополнительной теплоизоляции. Как с теплотехнической, так и с конструктивной точки зрения возможности здесь ограниченные, однако представляется целесообразным использовать их, насколько это в наших силах.
С точки зрения пропорций коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций картина изменения энергосбережения будет складываться более благоприятно, если теплоизолирующий слои установить на внешней стороне конструкции стены либо сделать его непрерывным, промежуточным. Теплоизоляция, установленная на внешней стороне, однозначно снижает избыточные теплопотери, которые связаны с геометрическими формами или наличием ребер на поверхности (за исключением тех случаев, когда речь идет о внешнем угле). Кроме того внешняя теплоизоляция, непрерывно проходящая по всей поверхности, в любом случае снижает избыточные, связанные с неоднородностью материалов теплопотери на стыках внешних и внутренних конструкций (стен, перекрытий) и по периметрам проемов.
Конечный результат всегда оказывается положительным, но какая экономия будет достигнута зависит от типа края данной фасадной стены, от общей длины этого края. Снижение степени воздействия тепловых мостов приводит к тому, что в критических точках узлов конструкции температура внутренней поверхности не будет низкой, благодаря чему значительно снижается риск повреждения материалов и появления плесени. Косвенное влияние такой теплоизоляции на потребление энергии выражается в том, что при более высокой температуре внутренней поверхности повышается и относительная влажность внутреннего воздуха, т. е. для отвода влаги, образующейся в помещении, будет достаточно и более низкого показате
ля воздухообмена, поскольку зимой сточки зрения тепловосприятия более предпочтительна максимально допустимая относительная влажность не более 70%.
Возможность снизить показатель воздухообмена имеет особое значение, когда речь идет о зданиях с большим абсолютным объемом и с небольшим соотношением поверхности/объема.
При повышении эффективности теплоизоляции количество воздуха, необходимого для вентиляции, сначала уменьшается, но на определенном уровне это снижение останавливается, поскольку даже если с точки зрения сохранения материалов можно про должать снижение воздухообмена все же биологические потребности находящихся в здании людей ставят некий предел экономии.
Подбор теплоизолирующих материалов
Как свидетельствует опыт специалистов, часть выбранных теплоизолирующих мате риалов обычно не соответствует функции и конструкции данного здания, и часто в ходе строительства их и устанавливают неправильно. В результате в зданиях появляются серьезные дефекты, которых можно было бы избежать, если бы люди хорошо знали материалы и конструкции.
Наряду с дефектами здания, которые возникают из за неправильной установки теплоизоляции (дефекты, возникающие из-за перемещения тепла, из-за появления плесени и т. д.), нельзя недооценивать и необоснованно высокое потребление энергии для обогрева и возникающее вследствие этого ощущение дискомфорта, что все мы в буквальном смысле слова чувствуем на себе.
В следующих главах мы представим широкую палитру теплоизолирующих материалов, что поможет подобрать соответствующий теплоизолирующий материал для различных конструкций здания.
Вид материала, который можно использовать для теплоизоляции различных конструкций здания зависит главным образом от того, является ли данная конструкция
- одно- или двухоболочной.
- т. е. имеет ли она вентилируемый воз душный зазор.
Принцип «сочетать подобное с подобным» применим и в строительной физике, т. е.
- в однооболочные («закрытые») конструкции здания целесообразно устанавливать теплоизолирующие материалы с закры тыми порами, закрытыми ячейками;
- а в двухоболочных, вентилируемых конструкциях лучше применять теплоизолирующие материалы с открытыми порами, с открытой системой волокон, которые могут проветриваться (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Непрерывность внешней теплоизоляции здания
1. - пол, уложенный на грунт; 2. -пол, лежащий на перекрытие подвала; 3. - цоколь; 4. - стена подвала; 5. - внешняя стена; 6. - чердачное перекрытие; 7. - стена чердачного пространства; 8. - кровля; 9. -перекрытие чердачного пространства; 10. - пригодная или непригодная для передвижений плоская крыша; 11. - венец стены, край перекрытия (см. также таблицу 5.1)
Последовательно применяя в конструировании послойной системы метод «сочетания подобного с подобным», в таблице 5.1 мы представили сферы применения различных теплоизолирующих материалов, которые в первую очередь рекомендуются с точки зрения строительной физики и по энергетическим соображениям. Разумеется, в различные конструкции здания можно устанавливать и другие теплоизолирующие материалы, однако возможность и целесообразность их применения может и должен определить только специалист.
Выбор теплоизолирующего материала в значительной мере зависит от моментов, связанных с противопожарной безопасностью; по причине быстрого распространения огня в двухоболочные конструкции с воздушным зазором можно устанавливать только негорючие теплоизолирующие материалы.
В процессе установки теплоизоляции целесообразно использовать как можно меньше разновидностей материалов, но и в рамках одного вида можно применять разные типы одного и того же материала (в зависимости от нагрузок). При этом система теплоизоляции здания будет более понятной, что облегчит работу и проектировщика, и строителей.
Теплоизолирующие материалы
Когда изготовленные для конструктивной системы здания стройматериалы и элементы устанавливают правильным способом в надлежащее место, из них получается идеальная ограждающая конструкция.
Сами по себе ограждающие конструкции, если они стабильны и сохраняют свои размеры, обычно выполняют две основные задачи:
- образуют несущий конструктивный и статический каркас,
- играют роль перегородок, выполняют изолирующую функцию, в том числе и теплоизолирующую.
Разумеется, ограждающие конструкции имеют и дополнительные функции, например, они в значительной степени определяют внешний вид здания, играют роль противошумной, противопожарной защиты, и т. д.
Возведенная стена, перекрытие и напольный слой сами по себе также обладают определенными теплоизолирующими свойствами. Если рассматривать их с этой точки зрения, то, согласно древнему «правилу кулака», «всякий материал, который имеет объем и вес, сам по себе является теплоизолятором».
Согласно другому «правилу кулака», лучшим теплоизолятором считается тот, в котором имеется максимальное количество воздушных пор и минимальное количество вещества, причем материал должен обладать самой низкой теплопроводностью.
Группы теплоизолирующих материалов и конструкций можно классифицировать в соответствии с разными свойствами, например:
- по гомогенности,
- по массе,
- по возможностям монтажа,
- по степени стабильности,
- по огнеопасности, а также
- по коэффициенту теплопроводности (X) и т. д.
Далее в этой главе речь пойдет:
- Об ограждающих конструкциях, которые сами по себе являются теплоизоляторами и образуют статический несущий каркас здания.
- О теплоизолирующих материалах и слоях, установленных на конструктивном или несущем каркасе, не обладающем теплоизолирующими свойствами.
- О дополнительных материалах (т. н. теплоизолирующих креплениях и т. д.).
Теплоизолирующие материалы - это встречающиеся в природе или созданные из искусственных материалов пористые либо полые продукты с малой плотностью; они состоят из каркаса, сделанного из прочных деталей, и из пор или капилляров, заполненных воздухом либо другим газом. По сути дела, под термином «теплоизоляция» подразумевается плохая теплопроводность, возведение преграды на пути распространения тепла.
Тепло, распространяющееся путем излучения, мы задерживаем другими способами. Одно из таких средств - щит, отражающий тепло, другое - теплопоглощающая корка, которая охлаждается с обратной стороны потоком воздуха или жидкостью.
По общепринятой практике теплоизолирующими материалами считаются те материалы и продукты, коэффициент теплопроводности которых (измеренный при средней температуре +10 °C) не превышает показатель Х= 0,15 вт/мК.
К эффективным теплоизолирующим материалам относят те, у которых коэффициент теплопроводности (измеренный при средней температуре +10 °C) ниже показателя X = 0,06 вт/мК.
Величина коэффициента теплопроводности зависит от химического состава материала, от его молекулярной структуры, от числа твердых фаз, от пористости, от плотности тела, а также от условий, в которых происходит монтаж, в т. ч. от температуры, влажности и от видов сопутствующих материалов (облицовочный материал, покрытие и кашировка).
Свойства теплоизолирующих материалов зависят в основном от их строения, в этом отношении важнейшей особенностью структуры материала является его пористость. Все технические характеристики теплоизолирующих материалов определяются количеством и качеством пор в структуре, у твердых материалов важным фактором является также теплопроводность. Поэтому, например, синтетические пенопласты лучше металлических пен.
Классификация теплоизолирующих материалов
К группе стройматериалов и элементов с коэффициентом теплопроводности
X > 0,07 вт/мтК относятся следующие:
А Несущие конструктивные материалы теплоизолирующего характера:
- элементы из грубой керамики для ручной кладки,
- виды пористого бетона,
- виды деревобетонов.
В Теплоизолирующие растворы и штукатурки
С Легкие бетоны
D Пеноцементы
Е Древесные ваты
К числу эффективных теплоизолирующих материалов с коэффициентом теплопроводности X = 0,06 вт/мК относятся следующие:
F Материалы на натуральной основе и/или органические материалы:
- пробка (пористая),
- полиуретановая пена (пористая, рифленая),
- полистирольная пена (пористая, рифленая),
- полиэтиленовая пена.
G Материалы на силикатной основе и/или неорганические материалы:
- волокнистые минеральные ваты, минеральная вата, стекловата,
- вспученный перлит.
К числу материалов для стеновых конструкций относятся кирпич, кладочные материалы, кладочные блоки и монолитные конструкции, которые можно применять в сочетании со слоистыми теплоизоляторами, материалами в виде плит, рулонов (войлок), литые материалы с небольшим объемным весом. Другие дополнительные материалы: пурпена (пена на полиуретановой основе), битуран, поран, пористая резина и проч. - это т. н. дополнительные теплоизолирующие материалы.
Саман
Основой для саманных стен служит т. н. суглинистая почва, из которой можно строить как кладку, так и монолитные стены. В специальной литературе суглинок определяют как смесь из глины ила и песка. Суглинистая почва образуется в результате физических (дробление, измельчение) и химических (растворение, повторная кристаллизация, образование глинистых минералов) преобразований различных минералов.
С точки зрения использования в строительстве и способов обработки саман можно сравнить с бетоном, но он никогда не производится в промышленных масштабах, и его состав не регулируется заводскими нормами. Земляная смесь, пригодная для строительства, в общепринятом словоупотреблении известная под названием «саман», состав имеет примерно следующий:
- связующий элемент - глина, которая в смеси с водой становится пластичной, а после высыхания сохраняет форму и приобретает прочность. (Вяжущую силу она получает в результате потери влаги, а не в результате химической реакции);
- заполнителями служат глина, песок и смесь различных материалов улучшающих/ изменяющих качество;
- вода для замешивания, количество которой - в зависимости от применяемой строительной техники - влияет, прежде всего, на консистенцию смеси. Для характеристики смеси употребляют такие термины, как земельно-влажная, пластичная, жидкая и т. д.
«Земля» - в зависимости от содержания глины - бывает тощей (с низким содержанием глины) и жирной (с большим количеством глины) Качество саманной смеси (вяжущая сила, усыхание, прочность на сжатие, тепло-, звуко-, паротехнические показатели, огнеупорность и т. д.) зависит от содержания глины, распределения зернистости добавок, способа подготовки и замешивания. Ее качество можно менять, добавляя повышающие жирность (глина), отымающие (песок, песчаник, измельченный туф и т. д.), стабилизирующие т. е. улучшающие водостойкость(известь цемент, натриевое жидкое стекло, битум, молочная кислота, клей, льняная олифа и т. д.), теплоизолирующие вещества (мякина, измельченная солома, древесная стружка, хвоя, древесные опилки, шлак, перлит и т. д.).
Изготовленные из земляной смеси конструкции будут обладать высокой прочностью (например, прочность на сжатие может составлять 30-40 кг/см2), звукоизоляцией, огнеупорностью, прежде всего, в том случае, если смесь содержит минимальное количество волокнистых веществ, т. н. плотной или тяжелой глины (1700-2200 кг/м2), но при этом коэффициент теплопроводности будет не очень высоким: 1 08-1 48 вт/(м-К). Отрицательные свойства самана заключаются в чувствительности к влаге и морозу, а также к точечным нагрузкам и нагрузкам на края. Саманную смесь можно применять прежде всего для возведения стен одноэтажных строений.
Саман можно делать и древним способом -в виде глинобитных стен, в виде монолита, заливая смесь в опалубку, и подобно ласточкиному гнезду - способом послойной укладки Однако наиболее известный вариант -строительство из отдельных элементов.
Список уже упомянутых отрицательных свойств дополняет значительная (и постоянно продолжающаяся) усадка. Об этом наглядно свидетельствуют старые саманные дома, на которых штукатурка из глины усаживается вместе со стенами, а штукатурка из известковой или улучшенной смеси отваливается от стены «плитами».
Керамические кладочные элементы
Традиционный плотный обожженный кирпич первоначально использовался для возведения стеновых конструкций, однако в последние десятилетия его значение в этом качестве снизилось до минимума.
Объем полостей у элементов для ручной кладки из грубой керамики составляет 30-50%, их теплоизолирующие свойства улучшает как можно большее количество небольших полостей, еще они зависят от соотношения тонких обожженных стенок и ребер. Плотность кирпича колеблется в пределах 800-1200 кг/м3. Его теплоизолирующие свойства можно улучшить, если заполнить вертикальные полости пористыми полисти-рольными вкладышами, которые препятствуют движению воздуха внутри полостей
Кладочные элементы с объемом полостей 50% и более которые имеют пористую структуру, изготавливают из глины и добавок, сгорающих во время обжига (например, древесные опилки, шарики из пенистого полистирола). Во время обжига элементов добавки превращаются в газ, а в обожженной глине образуются равномерно распределенные, ровные полости. Хорошее теплоизолирующее свойство кладочных элементов зависит не только от пористой структуры, но и от максимально большего количества полостей небольших размеров и от соотношения тонких обожженных стенок и ребер. Плотность этого материала в среднем составляет 800 кг/м3. Элементы для ручной кладки из грубой керамики обладают высокой прочностью на сжатие и хорошими теплоизолирующими свойствами
Рис. 5.2. Однооболочная стена без воздушного зазора с наклеенной облицовкой из камня
Рис 5.3. Двухоболочная стена с воздушным зазором и с облицовкой, установленной на крепления
Рис. 5.4. Пористую структуру обожженному кирпичу придают подмешанные в глину органические отходы - древесные опипки, тонкая стружка, подсолнечная и рисовая шелуха и проч., а также полистирольные шарики, которые сгорают во время обжига
Рис. 5.5. На срезе изделия из грубой керамики отчетливо просматривается пористая структура, образующаяся во время обжига
Рис. 5 6. «Сухое» и все же теплоизолирующее соединение злементов (обожженного глиняного кирпича) обеспечивают бороздки, где циркуляция воздуха тормозится в результате трения
На структуру и теплотехнические свойства кладочных элементов из грубой керамики влияют:
- размеры элементов,
- форма стыкующихся поверхностей, - плотность полостей и их размеры, - возможность резать и обрабатывать элементы.
С теплотехнической точки зрения чем больше кладочный элемент, тем лучше, т. е. предпочтительнее, чтобы на 1 м2 вертикальные и горизонтальные швы составляли минимальное количество погонных метров В то же время в более крупных полостях происходит более интенсивная вредная циркуляция воздуха.
Еще один фактор влияющий на теплотехнические свойства, - форма вертикальных стыкующихся поверхностей, которые могут представлять собой ровную плоскость, плоскость с мешками для раствора и с бороздками. Ровную стыковку применяют на самых непритязательных участках, где вертикальный шов оставляют сухим или заполняют раствором, в зависимости от этого изменяется тепловой мост шва. При стыковке элементов с мешками для раствора канавку, которая имеется на одной или на двух сторонах, можно заполнить кладочным или теплоизолирующим раствором. При сухой стыковке поверхностей с бороздками даже без применения раствора обеспечивается отсутствие тепловых мостов.
Прочие кладочные элементы
Существуют также следующие разновидности сплошного кирпича:
- силикатный,
- бетонный кладочный кирпич.
- кирпич из легкого бетона и т. д
Твердость этим кладочным элементам придают добавки на вяжущей основе, которые применяются в строительстве; изготавливают кирпич обычно методом прессовки. Кирпичи имеют такую же плотность, как и другие материалы, относящиеся к данной группе. В строительстве они не имеют широкого применения, при теплотехнической оценке следует анализировать материалы, которые применяют вместе с ними это кладочный раствор, поверхностные слои, облицовки и дополнительные теплоизолирующие материалы и т. д.
Кладочные элементы из полого бетона
Благодаря развитию теплоизолирующей техники в наши дни переживают второе рождение полые бетонные кладочные элементы с литыми или прессованными стенками Их делают в полную толщину стены, но с соответствующими крупными и часто размещенными полостями.
Рассмотрим т. н. семейство опалубочных элементов где сам элемент представляет собой геометрическую форму и придает геометрическую форму конструкции, а забуточный монолитный бетон обеспечивает возможность придать стене статическую прочность. С конструктивной точки зрения это прекрасный материал, но он обладает весьма низким теплотехническим показателем.
Опалубковые элементы изготавливаются с применением легких добавок, которые содержат цемент как вяжущее вещество но обладают хорошими звукоизолирующими свойствами (деревобетон, древесная вата, перлит-бетон, камыш-бетон и проч.).
На элементах с малыми полостями сечение полости или сплошная поверхность одной из сторон элемента обеспечивают плотность швов кладки и закрывают воздушное пространство многочисленных полостей
В группе продуктов, к которой относятся современные бетонные кладочные элемен ты имеется вариант с теплоизолирующими вкладышами, т. н. вариант с прерывателем теплового моста. Прерыватели теплового моста - главным образом это полистироль-ные вкладыши - закладывают при производстве элементов, однако если полости пусты и имеются канавки для порядной стыковки, вкладыши можно вставлять и в процессе сооружения стены. В этом случае теплоизолирующим заполнителем может быть и монолит (например, перлит-бетон).
Теплоизолирующие полые кладочные и опалубковые элементы
Самым главным среди них является уже упомянутый выше опалубковый элемент из тепло
изолирующего материала, потому что от установки элементов зависит фактический размер и форма кладки, а от бетонирования - несущая способность конструкции. Под теплоизоляцией как теплотехническим сечением обычно подразумевают именно элемент опалубки.
Элементы опалубки делают из: - прессованного полистирола, - полистирола с поверхностным несущим слоем,
- прессованного пробкового дерева,
- древесной ваты,
- легкого бетона и т. д.
Самое важное их свойство заключается в том, что они позволяют легко делать кладку и сохраняют форму, а несущую способность придает бетонный заполнитель
Кладочные элементы из пористого бетона
Сырьем для продукции из пористого бетона служат кварцевый песок, известь, цемент и вода. Их смешивают в определенной пропорции, а затем к гомогенной смеси с мелкозернистой структурой для получения пористости добавляют небольшое количество алюминиевой пасты. Перед заливкой в форму смесь предварительно выдерживают. нарезают куски нужного размера и под давлением выдерживают под паром, затем в пресс-котле элементы затвердевают.
Пористые стенки готового продукта состоят в основном из гидрата силиката кальция. Это соответствует встречающемуся в природе минералу тобермориту. Прочность пористого бетона зависит от количества стенок пор, а его теплоизолирующая способность - от количества самих пор
Пористый бетон с плотностью 410-600 кг/ м3, с высокой прочностью на сжатие обладает хорошей теплоизолирующей способностью, он пригоден для изготовления кладочных элементов или других легких, но прочных, сохраняющих свою форму строительных элементов. При использовании в однослойных конструкциях коэффициент теплопередачи составляет у него к = 0,32 вт/(м2К).
Элементы из пористого бетона можно применять везде - от подвала до чердачных перекрытий, для этого даже не требуется особых специальных знаний кроме того, его можно использовать и как внешний слой либо встраивать в слои конструкции здания в качестве самостоятельного теплоизолирующего материала.
Рис. 5.7. Кладочный элемент YT0NG из пористого бетона
Фото 5.8. Отличные теплотехнические свойства пористому бетону придают воздушные пузырьки, микроячейки, количество которых превышает 50% объема бетона, при этом пористый бетон сохраняет свою прочность
Фото 5.9. Строительный элемент на основе деревобетона с дополнительным теплоизолирующим вкладышем
Деревобетон
Деревобетон представляет собой легкий бетон, изготовленный из цементного вяжущего материала и минерализованной древесной стружки, он соединяет в себе положительные свойства дерева и бетона.
Этот материал обладает прочной и в то же время эластичной структурой, его плотность колеблется в пределах 500-600 кг/м3, а коэффициент теплопроводности (измеренный в лабораторных условиях при температуре + 10 °C): X = 0,08-0,12 вт/мК. Воздушные каналы в зазорах между кусочками стружки сообщаются друг с другом, поэтому сопротивление диффузии пара у деревобетона незначительное, он пропускает воздух и пар. Кроме того, он обладает хорошим звукопоглощающим свойством, снижает уровень шума в помещении. Деревобетон влагостоек и морозостоек; он устойчив к плесени и грибку, не гниет, его не повреждают насекомые и грызуны; деревобетон не горит.
Деревобетон используется для изготовления полых опалубочных блоков, стеновых панелей, перемычек для опалубочных форм.
Из деревобетона изготавливают также плиты системы «сэндвич», в которых средний слой делается из полистирольного пенопласта. Трехслойные конструкции типа «сэндвич», которые используют в качестве
Фото 5.10. Встроенный в конструкцию элемент из древесной ваты
теплоизолятора и в перегородках, изготавливают следующим способом: полистироль-ную плиту с двух сторон застилают деревобетоном, а затем спрессовывают.
Древесная вата
По характеристикам строительной физики и строительной химии древесная вата в основном похожа на деревобетон. В процессе производства плит из древесной ваты длинные волокна древесной стружки скрепляют цементным или магнезитовым раствором.
Плиты из волокон древесной стружки прочны и в то же время пластичны, их можно сгибать. Поскольку между волокнами имеются воздушные зазоры, сопротивление плит диффузии пара очень незначительно, т. е. они вентилируются. Плиты, встроенные в конструкции, способны снижать/выравни-вать давление пара.
Плиты из древесной ваты имеют структуру с открытыми воздушными порами, поэтому обладают хорошим звукопоглощающим свойством. Они влагостойки и морозостойки, не гниют, стойки к плесени и грибку. Их не повреждают растения и вредители. Они плохо горят, при передаче тепла не воспламеняются и, когда пламя погашено, не возгораются снова.
Плиты хорошо поддаются оштукатуриванию известью, известково-цементным, цементно-гипсовым и гипсово-известковым раствором, хорошо держат штукатурку. Они легко режутся, кроятся, пилятся, прибиваются, поэтому их можно быстро монтировать.
В случае если эти плиты устанавливаются без оштукатуривания, они могут выполнять функцию звукопоглощающей облицовки, а при покрытии штукатуркой поверхность можно обрабатывать традиционным способом. Под действием влаги форму изменяют незначительно.
В узлах поясков, перемычек, колонн древесную вату применяют для устранения тепловых мостов, в опалубке в оштукатуренном виде используют как звукоизолирующий материал, однако и сами плиты можно применять как опалубку.
Фото 5.11. Опалубочный элемент из древесной ваты с вяжущей бетонной заливкой (применяется для однооболочной стены)
Теплоизолирующую способность плит из древесной ваты можно улучшить с помощью других эффективных звукоизолирующих материалов (минеральной ваты, рифленого полистирола, полиуретанового пенопласта). В сочетании с теплоизолирующими материалами эти плиты пригодны для изготовления в заводских условиях теплоизолирующих плит типа «сэндвич».
Пробка
Пробка изготавливается из коры пробкового дерева, произрастающего в средиземноморских странах. Снятая с дерева кора пригодна не только для упаковки, она начинает играть все более значительную роль и в строительстве: из высококачественной коры пробкового дерева производят поверхностный облицовочный материал с хорошими теплоизолирующими и акустическими свойствами. Побочный продукт производства - пробковая крошка.
В 1 см3 пробки имеется приблизительно 40 миллионов ячеек, напоминающих воздушные шарики, которые гибко связываются друг с другом при помощи различных натуральных смол. Своими положительными свойствами пробка обязана именно малыми размерами ячеек и гибкой связи между ними. Пробка сохраняет хорошие теплоизолирующие свойства в течение долгого времени. Ее водостойкая, водоотталкивающая структура не дает впитываться влаге, пробка морозостойка, пропускает испарения и воздух, в то же время она не подвержена заражению плесенью, бактериями и гниению, не повреждается жучком и грызунами.
На первой фазе производства кору пробкового дерева измельчают, полученные гранулы при высокой температуре подвергают термической обработке, а затем - без применения дополнительных вяжущих материалов - вместе со смолой, присутствующей в гранулах пробковой коры, прессуют.
Горит она плохо: температурные пределы применения материала: - 200 °C ... +130 °C. Обладает стойкостью к озоновому и ультрафиолетовому излучению, к воздействию нефтепродуктов, щелочей, кислот, органических растворителей. Сохраняет форму, не усаживается и не набухает Гибкая связь между ячейками придает пробке отличную способность поглощать колебания, звук. Выдерживает большие нагрузки, имеет эстетичный внешний вид, стойка к воздействиям погоды.
Для теплоизоляции в строительстве можно применять пробковые теплоизолирующие листы, которые пригодны для укладки в одно- и двухоболочных стеновых конструкциях, перекрытиях подвалов, в чердачных пространствах, чердачных перекрытиях. Их можно также укладывать в межэтажные перекрытия как подушку для поглощения детонирующих звуков Пробка обладает следующими техническими свойствами:
Плотность: 120 кг/м3
Коэффициент теплопроводности, измеренный в лабораторных условиях при+10 °C 0,040 вт/мК Показатель сопротивления диффузии пара 5-30
Прочность на сжатие 0.2 кг/см2
Прочность на изгиб 1,8 кг/см2
Напряжение сжатия при 10% сжатии 1,8 кг/см2
Такие качества пробки, как неограниченный срок службы и эластичность, используют в швах расширения архитектурных сооружений и в подкладочных слоях.
Перлиты
В минералогии перлитом называют являющиеся фактически метастабильными аморфные, содержащие кремнекислый алюминий, пещеристые, жемчугообразные, блестящие разновидности вулканических пород, которые включают в себя химически связанную воду.
Пещеристые вулканические породы классифицируют по количеству содержащейся в них воды: так, содержание воды в поддающихся вспучиванию перлитах колеблется в пределах 2,5-4%. Вспученный перлит отличного качества получают из пемзы, из содержащего пемзу туфа или из рыхлого стеклянного туфа, из т. н. пумицитов.
Показатель pH перлита в химически нейтральном водном растворе составляет около 7 единиц. Плотность породы перлита равна 2200-2400 кг/м3. Вспученный перлит получают путем нагревания связанной кристаллической воды, при этом вода, находящаяся в кристаллической решетке и в просветах между стержнями решетки, под действием тепла взрывным путем превращается в пар, образовавшийся пар вздувает гранулы сырой перлитовой породы, размер которых может увеличиваться в 10-20 раз. В результате вспучивания крупинки сырой породы становятся пластинчатыми, а пластинчатая структура влияет на теплоизолиру
ющие свойства вспученных частиц перлита. Более тонкая структура улучшает теплоизолирующие свойства, но обычно ухудшает прочность гранул, с другой стороны, более грубые гранулы имеют меньшую теплоизолирующую способность, но при этом они становятся более прочными.
Размеры воздушных пузырьков вспучен ных гранул перлита с открытой структурой играют решающую роль в том, насколько гра нулы будут способны впитывать влагу, независимо от оказываемого воздействия, будь то поверхностное напряжение, капиллярное впитывание влаги или давление воды. Помимо того, что сами гранулы впитывают воду, влага заполняет также промежутки между ними.
Путем добавления к вспученному перлиту различных вяжущих веществ (цемента гашеной извести, гипса и т. д) и пенообразующих веществ а также других добавок и красителей можно создавать сухие смеси, обладающие теплоизолирующими свойствами и предназначенные для различных целей. Уже на месте проведения работ их надо будет только разбавить водой и с помощью перемешивания приготовить гомогенный раствор.
В продажу перлиты поступают в мешках, в зависимости от структуры гранул из них можно приготовить перлит-бетон или перлитовый облицовочный раствор. Поскольку для приготовления смеси требуются определенные навыки, сегодня на первый план все чаще выходят легкие теплоизолирующие материалы и элементы в виде плит.
Теплоизолирующие растворы
Теплоизолирующий раствор делают для соединения кладочных элементов и для облицовки, смеси для них изготавливают по специальной рецептуре, с применением сухой технологии, в продажу такие растворы поставляют в упаковках.
Теплоизолирующие смеси и штукатурки разработаны на основе традиционных растворов и штукатурок с применением различных теплоизолирующих добавок. В качестве добавок к теплоизолирующему легкому раствору и штукатурке обычно используют два вида материалов:
- вспученный перлит
- полистирольные гранулы.
Исходные смеси для раствора и штукатурки, помимо легких добавок, содержат также пенс- и порообразующие вещества, красители и прочие добавки.
В сухую смесь для теплоизолирующего раствора на месте необходимо добавить только воду, и после перемешивания в тече ние определенного времени из сухой смеси можно приготовить теплоизолирующий раствор или штукатурку хорошего качества
Теплоизолирующие растворы и штукатурки улучшают теплоизолирующие свойства кладки из различных кладочных элементов; и без того обладающие хорошими теплоизолирующими свойствами стены, сложенные с применением теплоизолирующего раство
ра, в результате становятся конструкцией с гомогенной теплоизолирующей структурой по всему сечению.
Теплоизолирующие штукатурки, которые наносятся слоями разной толщины, применяют прежде всего для дополнительной теплоизоляции внешней стороны кирпичных стен, не обладающих теплоизолирующими свойствами.
Пеноцементы
Пеноцемент-это материал, приготовленный на специальном оборудовании, с использованием специфического пенообразующего вещества, иногда он представляет собой жидкий материал, напоминающий кладочный раствор и приготовленный из смеси добавок (песка, золы и т д ), который, затвердев в естественных условиях, приобретает равномерную пористую структуру.
Варьируя пропорции составных элементов смеси или качество пенообразующих веществ, а также изменяя параметры замешивания и характер пор, можно получать пеноцемент различной плотности (250-1800 кг/м3). Плотность пеноцемента решительным образом влияет на теплотехнические свойства и на прочность продукта, в соответствии с которыми определяется сфера его применения
Для производства пеноцемента не требуется тепловая энергия или термическая обработка, поскольку схватывание цемента - это процесс, сопровождающийся выделением тепла. При температуре воздуха + 15-20 °C по залитой поверхности уже можно ходить на следующий день. Пеноцемент с добавлением полистироль-ных гранул более эластичен, процесс затвердения у него происходит быстрее.
Структура пеноцемента характеризуется открытыми порами, поэтому обладает отличной способностью пропускать пар, влагу, одновременно этот материал является морозостойким и негорючим. Во влажном состоянии в нем происходит щелочная химическая реакция.
Благодаря всем этим свойствам пеноцемент успешно применяется при укладке теплоизолирующего слоя плоских крыш, паротехнического слоя и слоя обеспечивающего уклон, а также в качестве опорного материала для заполнения пространств и полостей.
Рис. 5.12. Кладочный элемент из легкого бетона, с довольно примитивными полостями, служащими «прерывателями теплового моста»
Рис. 5.13. Стена из опалубочных элементов, изготовленных из грубой керамики, с наполнителем из легкого бетона, который выполняет функцию несущей системы, со сквозными керамическими бороздками, образующими слабый тепловой мост
Рис. 5.14. Стена из бетошых опалубочных элементов, не обладающих теплоизолирующим свойством, с заполнением внутрешей зоны гравийным бетоном
Легкие бетоны
Легкие бетоны можно изготавливать с поли-стирольными гранулами или с измельченным полистиролом в смесителе с принудительным перемешиванием материалов, и с полисти-рольными гранулами, покрытыми цементом, или с измельченным материалом - в традиционном смесителе. Благодаря цементному покрытию полистирольные гранулы в процессе перемешивания не всплывают, между водой и цементом обарзуется более прочное сцепление, а весь процесс смешивания не реагирует на воздушные потоки.
Легкий бетон, который обычно применяется в строительстве, имеет плотность 30-700 кг/м3. При плотности до 400 кг/м3 полистирольные гранулы обычно обладают лучшим теплоизолирующим свойством, но они менее прочны; при более высокой плотности у бетона ухудшается теплоизолирующая способность, но повышается прочность.
Полиуретановые пенопласты
Полиуретан - это дюропластичный, имеющий сетчатую структуру, неплавящийся материал, производимый из синтетической смолы. Плиты, изготовленные из полиуретановых теплоизолирующих блоков, применяются в строительстве в виде предварительно отформованных материалов (из делают из пены или из интегрированной пены, пену можно получить также и на месте проведения работ). Такой материал можно применять при рабочей температуре от -180 °C до + 250 °C, при наклеивании на горячий битум тепловая нагрузка в течение короткого времени может доходить до + 250 °C. Структура полиуретана, как правило, характеризуется закрытыми ячейками, количество закрытых ячеек может составлять более 90% объема. Именно поэтому твердый полиуретановый жесткий пенопласт непригоден для звукоизоляции.
Плотность полиуретана колеблется в пределах 30-100 кг/м3. Своими хорошими теплоизолирующими свойствами полиуретановая твердая пена обязана очень низкому фактору теплопроводности газа [0,0079 вт/(мк)], который заполняет закрытые ячейки. Фактор теплопроводности легких пенопластов (измеренный при средней температуре + 10 °C) может достигать 0,0019 вт/(мк).
Водопоглощение также зависит от плотности материала, но обычно его уровень не превышает 5% массы. Из-за большого количества закрытых ячеек показатель пародиффузионного сопротивления полиуретанового пенопласта довольно высок: он колеблется между 30-100 единицами.
Материал обладает стойкостью химическому воздействию строительных материалов, он не вступает в реакцию с ПВХ-смягчителя-ми. Однако полиуретановую пену повреждает ультрафиолетовое солнечное излучение, поэтому ее всегда следует защищать от действия света. Обладает сопротивляемостью к растворителям, слабым кислотам, нефтепродуктам, хорошо переносит воздействие воздуха, сильно загрязненного промышленными отходами. Не гниет, не покрывается плесенью, химически нейтрален.
Противопожарные свойства не очень хорошие: выпускаются разные типы пенопластов - от легковоспламеняющихся до плохо горящих. Сами по себе твердые полиуретановые пенопласты не огнестойки, но в сочетании с огнестойкими материалами их можно применять для изготовления огнестойких строительных элементов.
Механические параметры твердых полиуретановых пенопластов в значительной мере зависят от плотности тела, от способа производства и от температуры.
Полистирольные пенопласты
Известны три вида продукции, изготовленной из полистирольного пенопласта:
- гранулированный сыпучий полистирол, - пористый полистирольный пенопласт,
- экструзированный полистирольный пенопласт.
Гранулированный полистирол -продукт процесса пенообразования, по сути дела, он служит материалом для производства пенопластовых плит, однако в продажу поступает также в рассыпном виде (упакованным в мешках). Полистирольный пенопласт - основное сырье для производства кирпича, легких бетонов и смесей для теплоизолирующих растворов.
Пористый полистирольный пенопласт производится обычно путем пропаривания полимерных гранул, содержащих пенообразующие добавки, процесс состоит из двух стадий. На первой стадии объем поддающихся вспениванию полистирольных гранул под действием пара увеличивается в четыре раза. Под действием тепла полистирол размягчается, и в резуль-тате расширения пенообразующей добавки, присутствующей внутри гранул, раздувается.
На второй стадии прошедшим процесс предварительного вспенивания гранулам дают некоторое время «отдохнуть», затем подвергают вторичному пропариванию, во время которого гранулы расширяются в замкнутом пространстве заданной формы и спекаются. В процессе формовки можно изготовить отдельные блоки, ровные плиты, различную форму пенопласту придают также способом прессовки. К числу фигурных продуктов относятся фальцованные плиты, элементы для придания наклона, элементы-оболочки в виде раковины (трубы), а также профильные теплоизолирующие элементы, отштампованные в окончательной форме, и проч.
Плотность пористого полистирольного пенопласта зависит главным образом от молекулярного веса сырья, которое использовалось для производства, от гранулометрического состава и от состава порообразующего вещества.
Пористые полистирольные пенопласты с течением времени несколько меняют форму, дают усадку. В процессе производства пенопласта - через 24 часа после того, как материал вынимают из формы, - степень усадки может составлять 1%, затем она постепенно снижается. В зависимости от пропорции поверхности/объема усадка может продолжаться в течение нескольких недель, иногда и несколько месяцев.
Коэффициент термического расширения материала в пределах температуры от + 20 до + 80 °C почти не зависит от плотности.
98% пористых полистирольных пенопластов состоит из воздуха, заключенного в равномерно распределенных микроячейках. Структура подавляющего большинства пористых полистирольных пенопластов характеризуется закрытыми ячейками, поэтому они практически не обладают свойством капиллярного впитывания, но, несмотря на это, несколько процентов объема пенопласта все же может впитывать влагу. Каждый процент объема, впитывающий влагу, дает увеличение коэффициента теплопроводное™ на 4%, поэтому в послойной структуре каждой конструкции пенопласт следует укладывать так, чтобы там не происходило конденсации влаги.
Рис. 5.15. Опалубочный кладочный элемент из прессованного полистирола, заполненный гравийным бетоном, обладает отличной теплоизоляцией
По мере возрастания плотности снижается водопоглощающая способность пенопласта и его способность переносить влагу, возрастает показатель сопротивления паро-диффузии.
Пенопласт обладает сопротивлением по отношению ко всякому материалу, который растворяется в воде, в том числе к алифатическим спиртам, слабым кислотам, щелочам, солевым растворам, к битумам, не содержащим летучих компонентов. Не обладает стойкостью по отношению к органическим растворителям, к углеводородам, к хлорированным углеводородам, к кетонам и эфирам. Разрушается под действием безводных кислот (например, ледяного уксуса, азотистой кислоты, серной кислоты). Пенопласты можно склеивать водными дисперсионными клеями, эпоксидными смолами и не содержащим растворителей битумом (при температуре до + 70 °C).
Пенопласты подразделяются на два типа: на группу пенопластов, содержащих добавки, которые замедляют процесс горения, и на группу, не содержащую таких веществ. Пенопласт, не содержащий добавок, замедляющих процесс горения, т. н. пенопласт обычного качества, относится к группе высокогорючих строительных материалов. Под действием огня полистирол возгорается, горит ярким пламенем, выделяющим копоть, в процессе горения материал плавится и продолжает гореть, капая. Добавки, замедляющие горение, препятствуют возгоранию от небольших источников огня, но, несмотря на это, пенопласт можно поджечь, и он будет гореть.
Экструзированный полистирольный пенопласт делается из полистирольных гранул, не содержащих пенообразующих добавок. Процесс производства происходит в специальном экструдере с широкими щелями; в пластиментной зоне экструдера в расплавленный полистирол вводится пенообразующая добавка, и, когда вещество выходит из машины, оно пенится, принимая
Рис. 5.16. Прессованный лолистирольный кладочный элемент с «эмалевым» поверхностным слоем, на который наносится облицовка
Рис. 5.17. Гранулированный полистирол, обладающий отличными теплоизолирующими свойствами, широко применяется в строительстве
форму соответствующего профиля. Горючие свойства задаются с помощью добавок, сдерживающих процесс горения.
Экструзированные полистирольные пенопласты хуже пропускают влагу, чем пористые полистирольные пенопласты, механические и теплоизолирующие свойства у них также лучше. Структурное строение экструзированных полистирольных пенопластов делает их стойкими к смятию, они имеют ровную, гладкую поверхность, относятся к классу морозостойких материалов. Не поддаются гниению, стойки к обычным природным кислотам, щелочам и растворам солей. Не реагируют на воздействие битума, но разрушаются от органических растворителей и смягчителей. Эти материалы плохо горят, поскольку содержит добавку, препятствующую возгоранию.
Полистирольные пенопласты не являются питательной средой для бактерий и плесневого грибка, животные не способны переваривать их. Однако насекомые и грызуны могут прогрызать такие пенопласты или устраивают в них гнезда.
Рис. 5.18. Всем известные белые плиты полисти-рольного пенопласта
Рис. 5.19. Плита зкструзированного полистироль-ного пенопласта с характерной окраской применяется как элемент многослойной конструкции
Полиэтиленовые пенопласты
Полиэтиленовые пенопласты производятся по технологии, не применяющей фреона, путем образования химической трехмерной структуры и пенообразования.
Во время процесса, который не загрязняет окружающую среду, применяют химическое пенообразующее вещество, небольшое количество пероксида и гранулированный полиэтилен, производят смесь, в которой под действием тепла сначала расщепляется вещество, вызывающее образование трехмерной структуры, и формируется трехмерная структура, потом порообразо-ватель вспенивает полиэтилен, и по окончании этого процесса он приобретает форму пористой плиты.
Структура произведенных таким способом полиэтиленовых пенопластов с различной плотностью состоит из закрытых ячеек, поэтому пенопласт обладает отличным теплопоглощающим свойством, способностью гасить вибрацию и поглощать детонирующие звуки. Пенопласты - очень хорошие паробарьеры, они нечувствительны к влаге, обладают высокой стойкостью к воздействию различных растворителей, жиров, спиртов, а также слабых кислот и щелочей. Эти материалы нечувствительны к бактериям, не содержат веществ, которые служат питательной средой для размножения плесневых грибков, их не повреждают насекомые и грызуны.
ПЛОТНОСТЬ МАССЫ (кг/м3)
Таблица 5.2. Изменение коэффициента теплопроводности твердого пористого пенопласта в зависимости от плотности массы
V полиэтиленовых пенопластов с химической трехмерной структурой механические свойства лучше, чем у других типов полиэтиленовых пенопластов. Полиэтиленовый пенопласт не должен непосредственно соприкасаться с пищевыми продуктами, но в отличие от волокнистых изолирующих материалов он может использоваться в пищевой промышленности.
Полиэтиленовые пенопласты хорошо склеиваются клеями, содержащими растворители, они подаются сварке тепловыми воздуходувами, электрическими или обычными паяльниками. Полиэтиленовые пенопласты нестойки культрафиолетовому облучению, поэтому при использовании под открытым небом их необходимо закрывать стойкой к ультрафиолетовым лучам облицовкой (например, алюминиевой фольгой, слоем краски). На полиэтиленовые пенопласты хорошо ложится краска на синтетической основе.
Полиэтиленовые пенопласты поддаются вакуумному формованию, окрашиванию в массе, применяются в сочетании с таким же пенопластом и с другими материалами (синтетическая пленка, алюминиевая фольга, текстильные материалы, кожа, войлок, бумага и т. д.), с которыми соединяются путем термоламинирования.
Однокомпонентный полиуретановый клей-уплотнитель
Однокомпонентные полиуретановые материа лы обычно применяются в строительстве как уплотнители, с другой стороны, их можно также использовать в качестве клея Их значение и в том и в другом качестве очень велико, поскольку при монтаже их применяют как герметик и как теплоизолирующий материал.
Клей-уплотнитель, вступая в реакцию с влагой, содержащейся в воздухе, быстро полимеризируется и после преобразования хорошо переносит колебания погоды, он легко выдерживает температуру от - 30 °C зимой до + 80 °C летом. Однако условия для заделки материала носят более ограниченный характер: его нельзя заделывать при температуре ниже + 5 °C и выше + 30-35°С.
Стойкое к ультрафиолетовому излучению гидроизолирующее и герметизирующее, вяжущее вещество хорошо закрепляется на материалах, которые применяют в строительной промышленности, но его можно использовать и вместе с деревянными, алюминие
выми или ПВХ строительными конструкциями. Однако его разнообразные полезные качества используются чаще всего при герметичном соединении конструкций здания, обладающих дилатационными свойствами, и в узлах, состоящих из различных материалов и выполняющих различные функции
Клей-уплотнитель выдавливается из патрона и наносится на соответствующий участок, либо для этого применяется ручной/пневмати-ческий пистолет. В большинстве случаев нет необходимости наносить грунтовку на место склейки. После заполнения щелей или зазоров материал следует разгладить влажным шпателем, либо после подсыхания срезать выступающее вещество острым ножом.
Максимальное тепловое смещение уплотнителя может составлять 25%. Рекомендуемые размеры соединения: ширина - мин. 5 мм, макс. 40 мм; глубина - мин. 5 мм, макс. 20 мм. Соотношение между глубиной (D) и шириной (W) такова если W < 12 мм, то 0 = W если W>12mm, toD = W/2.
По глубине зазор заполняется т. н. «фоновой лентой», диаметр которой должен превышать ширину зазора.
Уплотнитель должен накладываться всегда обязательно с двух сторон, в противном случае на материале будут появляться трещины. Полиуретановые уплотнители выпускают и поставляют в продажу под разными названиями, характеристики этих материалов весьма разнообразны:
- увеличение в объеме или объем уплотнителя во «вспученном» состоянии выраженный в %;
- изменение объема после заделки;
- различные сроки затвердевания (схватывания);
- время заделки;
- время образования пленки на уплотнителе;
- затвердевание;
- прочность на разрыв;
- удлинение при разрыве;
- щель при разрыве;
- напряжение при 100% натяжения - допустимое сопротивление.
Необходимо учитывать изменения, которые претерпевает материал после заделки, и изменения объема материала после затвердения, поскольку при использовании некоторых уплотнителей они могут быть весьма существенными но по каким-то причинам о них «забывают» написать в руководстве по применению. Последующее смещение, т. е. изменение формы (в том числе и увеличение объема), некоторые конструкции переносят очень плохо, к ним, например, относятся встроенные дверные коробки и глухие косяки.
Волокнистые минеральные ваты
К теплоизолирующим материалам и продуктам из силикатного волокна относят все материалы, произведенные либо с привлечением неорганического волокна, либо путем его переработки. Изготавливаются эти стройматериалы из расплавленного силиката. К числу искусственных, неорганических волокон относятся продукты из шлаковаты, минеральной ваты и стекловаты.
Рис. 5.20. Теплоизолирующие материалы из минеральной ваты: плиты, войлоки, обычные и каши рованные типы (обшивка для труб применяется в инженерном оборудовании)
Продукция, произведенная из силикатного волокна, имеет различную плотность -она зависит от структуры, от содержания вяжущего вещества и от степени плотности волокон.
Механические свойства этих материалов в значительной мере зависят от свойств волокон, от их распределения а также от содержания в продукте вяжущего вещества и от его плотности. Волокна прочны, гибки, эластичны и не ломаются. Длинные и короткие волокна в своей массе, а длинные волокна в плоскости располагаются беспорядочно, поэтому массу волокон, заполняющих пространство, выравнивают и повышают прочность поверхности среза материала. Соотношение в готовом материале длинных и коротких волокон напрямую зависит от технологии производства.
Силикатные волокна имеют стекловидную структуру, они инертны по отношению к воде, нерастворимы в ней Материал имеет открытую систему пор, поэтому его нельзя применять в местах, куда проникает вода, на участках, подверженных гидравлическому давлению, воздействию косого дождя. Открытая структура пор, структура волокон обеспечивают высокий коэффициент диффузии пара, т. е. эти материалы обладают низким сопротивлением диффузии пара, что обеспечивает их легкую вентиляцию материалов, а при попадании небольшого количества воды или конденсации влаги такие материалы быстро высыхают.
Благодаря своему неорганическому происхождению материалы из силикатных волокон не горят, деформация волокон возникает лишь при высоких температурах у минеральной ваты - при температуре около + 650 °C, а у стекловаты - при + 400 °C. Для производства материалов в форме плит и войлока применяют органические вяжущие вещества -главным образом фенолформальдегидные синтетические смолы, которые затвердевают при высокой температуре они могут придавать данным материалам горючесть. По этой причине минеральная вата и стекловата, в которых в качестве вяжущего вещества используется фенолформальдегидная синтетическая смола, применяются только при температуре до + 250 °C. На характер материала влияют не только синтетические смолы, которые используются в качестве вяжущего вещества, но и различные дополнительные компоненты (вещества-носители, покрытия, стегальные нити и т. д.), которые влияют на горючесть минеральных ват.
Фото 5.21. Теплоизолирующие материалы из стекловаты и их применение
Фото 5.22. Теплоизоляцию из минеральной ваты можно наклеивать только в том случае, если плита имеет высокую плотность волокон
Минеральная вата - это неорганический волокнистый материал со стеклянной структурой, который производят из смесей веществ, встречающихся в природе, главным образом из вулканических и осадочных пород, таких, как базальт, диабаз, известняк и т. п„ путем их расплавки и превращения в волокна.
Стекловата - это материал со стеклянной структурой, состоящий из неорганических силикатных волокон, который производят из гомогенной смеси соответственно измельченного сырья хорошего качества, применяемого при изготовлении стекла, такого, как песок, полевой шпат, сода, сульфат натрия, сульфат бария, плавиковый шпат, бура (либо другой минерал, содержащий бор), для этого смесь расплавляют и придают ей форму волокна.
Шлаковата -материал, который производят при температуре + 1400 °C из плавкого доменного шлака путем центрифугирования. При образовании волокон для предупреждения образования пыли необходимо добавлять масло. При использовании синтетической смолы изготавливают мягкие, полужесткие и жесткие плиты, в продажу поступают матрацы с наполнением из шлаковаты. Плотность этого материала колеблется в зависимости от типа изделия и составляет 220-280 кг/м3.
Рис. 5.23. Внешняя теплоизоляция цоколя здания вплоть до уровня плоскости тротуара
а) архитектурный фрагмент: Ь) изотерма: линии температур в слое между внутренней поверхностью пола +17 °C и плоскостью тротуара - 5 °C
5.1. Фундаменты и примыкающие к ним конструкции
Нижним участком ограждающих конструкций здания, соприкасающимся с внешним пространством, является его цоколь. Помимо защиты от мороза, цоколь выполняет также статическую функцию. Сегодня на первый план выдвигается также роль цоколя как теплоизолятора (раньше она считалась весьма незначительной).
Цоколи зданий и их теплоизоляция
С точки зрения защиты здания от теплопотери одной из самых критических частей строения является цокольный узел, тонкая
теплоизоляция пола лишь незначительно уменьшает потери, возникающие вдоль линии цокольного узла как теплового моста. Эта потеря вдоль линии будет тем выше, чем больше разница между высотой примыкающего к цоколю пола и почвой.
Теплопотери цоколя можно уменьшить, установив теплоизоляцию на вертикальной плоскости цоколя. Теплоизолирующим материалом обычно служит пористый полистирол, из которого изготавливают элементы для цокольной теплоизоляции с поверхностью, способной удерживать штукатурку.
Более эффективно сократить теплопотери цоколя можно в том случае, если теплоизоляция уходит в грунт, еще лучших результатов можно добиться, если цокольная теплоизоляция возвышается над уровнем пола или если она соединяется с настенной изоляцией.
Теплоизоляция цоколя важна также с точки зрения тепловосприятия и защиты здания, ведь вдоль линии стыка пола со стеной при большой потере тепла через цоколь устанавливается довольно низкая температура внутренней поверхности. Низкая поверхностная температура на полосе, пролегающей по периметру здания, при непосредственном соприкосновении ног человека с полом может вызвать жалобы, связанные с тепловосприятием.
В ходе строительства именно цоколю необходимо уделять максимальное внимание как с точки зрения уже упомянутой выше теплоизоляции, так и в том, что касается защиты от косого дождя, талых вод и мороза (рис. 5.23-5.31).
a)
Рис. 5.24. Цоколь здания с внешней теплоизоляцией, утопленной под плоскость тротуара а) фрагмент цоколя; Ь) изотерма: линии температур в слое между внутренней поверхностью пола (+15 °C) и плоскостью тротуара (- 5 °C)
Рис. 5.25. Сквозная защита пола, лежащего на цоколе и на грунте, от грунтовых вод и его теплоизоляция 1. - стенка цоколя; 2. - гидроизоляция; 3. -цокольная теплоизоляция (экструзированный полистирол с закрытыми ячейками); 4. - теплоизоляция под полом; 5. - тонкая облицовка цоколя; 6. - цокольная засыпка из отсортированного гравия; 7. - восходящая стена
В каждом отдельном случае цокольная теплоизоляция устанавливается соответственно имеющимся возможностям. При строительстве нового здания возможности, естественно, ничем не ограничиваются, а при последующей установке речь может идти только о размещении теплоизоляции на наружной стороне (если теплоизоляция устанавливается в подвале - то на внутренней стороне). Место для установки вертикальной теплоизоляции на цоколе:
- На стенах, сложенных из кладочного элемента YTONG, и на стенах из кирпича с большим объемом полостей - на цоколе изнутри, либо в самом цоколе.
Рис. 5.28. Цоколь без теплоизоляции, сопряженный с двухоболочной стеной здания
1. - восходящая стена YTONG; 2. - вентилируемый воздушный зазор; 3. - ряд вертикальных открытых швов; 4. - самонесущая облицовочная стена; 5. -водосток; 6. - воздушный зазор; 7. - цокольная гидроизоляция; 8. - несущий цокольный элемент;
9. - битумная заливка; 10. - подоконник; 11. -водосток; 12. - водостойкий фартук; 13. - окно; 14. -пол; 15. - подушка; 16. - теплоизоляция пола, уложенного на грунт; 17. - гидроизоляция пола
о- о R
Рис. 5.26. Сопряжение двух видов цокольной изоляции: нижней и вертикальной изоляции от грунтовых испарений и теплоизоляции
1. - нижняя гидроизоляция цоколя: 2. - стена цоколя; 3. - теплоизоляция (полистирол с закрытыми ячейками); 4. - внешняя гидроизоляция от косого дождя; 5. - гидроизоляция, уложенная под полом и за цоколем; 6. - сборный (морозостойкий) цокольный элемент; 7. - капитальная стена; 8. -теплоизоляция под полом; 9. - слои пола
Рис. 5.27. Панели здания и теплоизоляция
а) за цокольной стеной; Ь) забетонированные в цокольную стену; с) за толстым элементом оболочки; d) за тонким элементом оболочки
v-30j 37,5
- На стенах из сплошного кирпича или из камня, либо там, где имеется улучшенная внешняя теплоизоляция - снаружи.
- При двухоболочных стенах - между слоями цокольной стены. В каждом случае суть состоит в том, чтобы теплоизоляция или теоретическая (теплоизоляционная) осевая линия ±0,00 шла по возможности непрерывно от фундамента до стен, а также от стен до крыши.
Рис. 5.29. Фрагмент узла сопряжения теплоизолированного цоколя с полом, уложенным на грунт
1. - стена типа YTONG; 2. - профильный водосток;
3. - облицовка; 4. - гидроизоляция цоколя; 5. -морозостойкая стена цоколя; 6. - теплоизоляция (с закрытыми ячейками), установленная за цоколем; 7. - дилатационная теплоизоляция; 8. - гидроизоляция под полом; 9. - теплоизоляция пола, уложенного на грунт: 10. - подушка; 11. - покрытие; 12. - защитная бетонная плита; 13. - отсортированный гравий
Рис. 5.30. Сопряжение цоколя здания и сборного элемента с деревянным каркасом - фрагмент узла у тротуара
Рис. 5.31. Замыкание теплоизоляции внешней стены здания с помощью водоотвода, установленного над плоскостью цоколя, и способ его армированного закрепления
Рис. 5.32. Фрагмент уложенного на грунт пола цоколя и восходящей стены типа YT0NG с цокольной теплоизоляцией, помещенной в бетонный опалубочный элемент типа LEIER
1. - битумное заполнение основания стены у фундамента; 2. - бетонный опалубочный элемент;
3. - полистирольная теплоизоляция, установленная одновременно с бетонированием; 4. - бетонное заполнение; 5. - тонкая гравийная облицовка цоколя; 6. - дилатационная теплоизоляция основания стены; 7. - гидроизоляция цоколя (или фундамента - смотря по рисунку); 8. - дилатационная теплоизоляция у основания стены; 9. - кладочный элемент из пористого бетона; 10.-облицовка фасада; 11.-пол; 12. - подушка; 13. - теплоизоляция пола; 14. - гидроизоляция под полом
Пол, уложенный на грунт, и его теплоизоляция
Какой должна быть послойная структура полов, уложенных на грунт, зависит в первую очередь от нагрузок. Строение пространства, расположенного за цокольной стеной и под плоскостью пола (включая подсыпки и слой пола), требует особой аккуратности, при этом повышенное внимание следует обращать на следующие моменты:
- засыпку в цоколе можно делать, начиная от уровня грунта, пластами по 25-35 см, с плотностью 85-90%;
- в полосу шириной 80-90 см между плоскостью цоколя и внутренней массой почвы не должны попадать земля и материалы, способные накапливать влагу и испарения, это может быть только отсортированный гравий (правило, которое редко соблюдается!);
-при проектировании сечения цокольной стены необходимо выбрать и соответствующую технологию, чтобы изоляцию от почвенных испарений и теплозащитную изоляцию можно было делать водоупорными, но разделенными на секции. На практике на подошве горизонтальной и/или вертикальной гидроизоляции цоколя не делают соответствующей соединительной окантовки, из-за чего идеальная гидроизоляция существует лишь в теории, а в действительности ее нет (рис. 5.31-5.33).
Большая часть теплопотерь пола, уложенного на грунт, происходит по периметру здания, именно поэтому и здесь теплоизоляция должна играть решающую роль. При отсутствии теплоизоляции на цоколе в узлах возникает весьма значительный тепловой мост (рис. 5.34).
Рис. 5.33. Фрагмент пола, уложенного на подсыпку, и теплоизоляции, установленной за цоколем капитальной стены
1. - битумное заполнение; 2. - гидроизоляция;
5. - бетонное заполнение; 6. - бетонный опалубочный элемент типа LEIER; 7. - верхняя изоляция цоколя; 8. - дилатационный теплоизолирующий бордюр; 9. - восходящая стена типа YTONG; 10. -облицовка фасада; 11. - пол; 12. - подушка; 13. -теплоизоляция пола, уложенного на грунт; 14. -гидроизоляция с загнутыми краями; 15.- защитный бетон
Рис. 5.34. Уложенный на грунт пол с теплоизоляцией, цоколь теплоизоляции не имеет. (Изотермические линии слоев на схеме наглядно отражают тот факт, что лол имеет низкую температуру, которая может причинить вред здоровью)
Рис. 5 35. Слои, составляющие узел уложенного на грунт пола с подогревом
1. - трубка подогрева пола; 2. -бетонное основание, распределяющее и несущее тепло; 3. - стальная сетка; 4. - дилатационный зазор с теплоизоляцией; 5. - теплоизоляция;
6. - пленка; 7. - гидроизоляция от почвенной влаги; 8. - подстилающий слои' 9. - облицовка 10. - бетонный защитный слой
Это объясняется тем, что при укладке бетонной основы на стыках кусков плен ки, по краям, а при установке системы подогрева пола - на сетках и в местах соединений неизбежны прорывы пленки, а вода, по технологии необходимая для бетона и для его последующей обработки, в больших количествах просачивается через отверстия и, можно сказать, навсегда остается там, конденсируясь в теплоизолирующих слоях. Общеизвестно, какое разрушающее действие оказывают испа рения и влага на качество теплоизоляции (рис. 5 35-5.37).
Даже в неотапливаемом здании в местах сопряжения уложенного на грунт монолитного основания пола (бетон, наливная основа и т. д.) с внешними стенами необходимо установить дилатационный, вертикальный изолирующий слой, который прерывает тепловой мост; это необходимо по следующим причинам:
В зданиях с небольшой общей площадью и/или с расчлененной планировкой пол, уложенный на грунт, целесообразно снабдить эффективной теплоизоляцией по всей его поверхности, ведь значительная часть общей площади пола приходится на полосу, расположенную вдоль периметра. При большой общей площади необходимо подготовиться к тому что вы столкнетесь с конструктивной проблемой изменения последовательности слоев или замены плоскостей, на полосе шириной почти в 2 м необходимо будет уложить более толстую теплоизоляцию (либо такую же по толщине, но лучшего качества).
В конструкции пола, уложенного на грунт, можно применять только теплоизолирующие материалы соответствующей прочности и не из минеральной ваты; в случае если под полом укладывается еще и гидроизоляция, защищающая от почвенных испарений, изоляцию можно делать из любого неорганического мате риала Минимальная толщина теплоизоляции для пола в отапливаемом помещении:
- для пола с подогревом - 5 см
- при других видах обогрева - 4 см
- на полосе шириной 1 м от цоколя без теплоизоляции
а) для пола с подогревом - 6 см
Ь) в остальных случаях - 5 см.
Согласно технологическим нормативам в послойной системе пола уложенного на грунт, в теплоизоляции должен присутствовать слой защитной пленки (как покрытия). По мнению западных специалистов
- это запрещается делать при использовании волокнистых теплоизоляторов;
- под монолитные бетонные плиты также не рекомендуется укладывать полистирольные и другие пенопласты.
Рис. 5.36. Узлы гидро- и теплоизоляции уложенного на грунт пола и цокольной стены
I. а) НЕПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ (к сожалению, этот вариант узла приводится во многих технических руководствах), его недостатки: 1. - теплоизоляция цоколя не составляет единого целого с изоляцией пола; 2. - подобное соединение гидроизоляции «в виде ножниц» осуществить невозможно; Ь) непрерывная гидроизоляция с нахлестом; с) гидроизоляция цоколя, защищающая его от почвенной влаги и приподнятая гидроизоляция пола, идеально соединяющаяся с теплоизоляцией
Рис. 5.37. Гидро- и теплоизоляция уложенного на грунт пола и цокольной стены
II. а) НЕПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ, которое приводится во многих справочниках (ошибка состоит в том, что соединение вертикальной изоляции цоколя и гидроизоляции под полом на практике осуществить невозможно); Ь) в нижней части цоколя установлена непрерывная гидроизоляция, которая защищена цокольной теплоизоляцией из полистирола с закрытыми ячейками, конструкция идеально соединяется с многослойной системой пола; с) вариант с двойной гидроизоляцией цоколя
а) Что касается теплоизоляции основание с более высокой температурой (особенно если оно уложено для пола с подогревом) прерывает путь теплового потока там. где на внешних стенах коэффициент теплопередачи (к) составляет
- более 1,00, толщина слоя должна равняться 1,5 см (2,0 см):
- при 0,5-1,00-1,0 см (1,5см)
- при менее 0,50-0,5 см (1,0 см) (вели чины, указанные в скобках относятся к полу с подогревом).
Ь) Дилатационное смещение необходимо для того, чтобы пол оставался в плоскости даже при усадке здания (на 1-2 см). В противном случае пол будет увлекать за собой вниз и плоскость облицовки, из-за чего вся внутренняя плоскость вздуется посередине.
Рнс. 5.38. Теплоизоляция пола, уложенного на грунт
а) менее предпочтительный вариант: нет гидроизоляции от почвенной влаги Ь) непрерывная идроизоляция пола от почвенных испарений и влаги:
1. - бетонная плита; 2 - теплоизоляция дилатационного зазора; 3. - слой покрытия; 4. - технологическая пленка, 5. - твердая ПС теплоизоляция с закрытыми ячейками; 6. - теплоизолирующий слой; 7. - гидроизоляция от почвенных испарений; 8. - защитный бетонный слой; 9. - уплотненная подсыпка из гравия
с) Это имеет большое значение с точки зрения акустики значительно снижается распространение детонирующих звуков.
По двум последним причинам внутренние (перегораживающие) стены должны иметь дилатационный зазор размером не менее 0,5 см. В дилатационный зазор обычно укладывают полистирольную полосу или более тонкий (5-й) пенопласт в крайнем случае их можно заменить полоской склеенной из двух или трех слоев гофрированной бумаги.
Стены подвалов и их теплоизоляция
Относительно стен подвала с точки зрения строительной физики и конструкций можно сказать примерно то же, что и о цокольных стенах и об их теплоизоляции на участке выше уровня грунта. Под термином «стена подвала» подразумевается часть конструкции здания, проходящая по периметру ниже уровня грунта и требующая к себе повышенного внимания. Для стен подвала и для нижнего слоя системы пола в подва ле (последний часто выполняет также роль плиты-основания) необходимо прежде всего сделать следующее: исключить доступ в эту зону почвенных вод и влаги. Сколь ни важна теплоизоляция подвала более важным
Рис. 5.39. Стена подвала с внешней теплоизоляцией и дренажным каналом
А - внешняя стена; В - цоколь; С - переходный защитный участок с поверхностным слоем, закрывающим теплоизоляцию
Рис. 5.41 Стена подвала, сооруженная из кирпичной кладки, с последующей установкой вертикальной гидро- и теплоизоляции
1. - стена подвала, сложенная из полого кирпича типа POROTERM; 2. - напольный слой в подвале;
3. - перекрытие подвала 4. - восходящая стена из блоков POROTERM 30-38 5 - полистирольная теплоизоляция подвальной стены; 6. - теплоизоляция цоколя из пенопласта с закрытыми ячейками; 7. - теплоизоляция фасада; 8. - теплоизоляционный пояс; 9. - слой пола; 10. - дренажная плита (устанавливается при необходимости); 11.- профильный водоотвод; 12. - дилатационная изоляция 13. - клеящий слои или крепление
Рис 5 40 Стена подвала, сложенная из пористых бетонных элементов, фрагмент узла подвального пола и массива фундамента
1. - стена типа YTONG; 2. - гидроизоляция (защита от почвенных вод); 3. - твердая полистирольная защита; 4. - облицовка; 5. - слой в системе пола (подушка); 6. - горизонтальная гидрозащита от почвенных вод; 7. - защитная бетонная плита; 8. - покрытие; 9. - дренажная труба с отверстиями; 10. - дренажный гравий, заполняющий отверстие; 11. - выемка, закругление угла; 12. - ленточный фундамент
является вопрос о его постоянной защите от воды
Лучший вариант, когда гидроизоляция и теплоизоляция помещаются на внешней стороне подвальной стены, чтобы боковое давление почвы прижимало их к стене.
Теплоизоляцию можно помещать и между гидроизоляцией и капитальной стеной, однако лучше устанавливать ее снаружи, там где теплоизолирующий слой выполняет также роль защитной стены. Лучшими, в буквальном смысле слова исключительными теплоизоляторами считаются экструдированный полистирольный и пурановый пенопласт поскольку благодаря жесткости они хорошо защищают стену, а низкое водопоглощение (всего лишь несколько %) делает их долго вечными, кроме того они обладают хорошим теплоизолирующим свойством. В случае если устанавливается еще и дренажная плита, теплоизоляцию следует размещать между этой плитой и гидроизоляцией.
Рис. 5.42. Сопряжение стены подвала-цоколя-перекрытия пола и восходящей стены
1. - слой клея; 2. - теплоизоляция фасада;
3. - восходящая стена; 4. - (поверхностный) слой фасада; 5. - дилатационная изоляция; 6. - пробка перекрытия; 7. - пояс; 8. - крайний кирпич; 9. - профильный водосток; 10. - теплоизоляция цоколя из твердого полистирола: 11. - слой клея: 12. -тонкая облицовка цо коля; 13,-битумный заполнитель; 14. - бетонная стена подвала; 15. - бетонный опалубочный элемент типа LEIER; 16. - вертикальная гидроизоляция; 17. - теплоизолирующие плиты (с закрытыми ячейками) на стене подвала; 18. - выемка, (закругление угла); 19. - нахлест на гидроизоляции; 20. - дренажная труба
Все вышеизложенное касается защиты от почвенной влаги и почвенных вод, в случае подпора грунтовых вод теплоизоляцию, предполагая, что в ней имеется необходимость, следует увязать с технологией строительных работ. В крайнем случае - если это необходимо с точки зрения энергетического баланса подвального пространства-теплоизоляцию можно установить и на внутренней стороне стен.
Для внешней теплоизоляции подвальных стен можно использовать плиты из полистирольного и пуранового пенопласта, в крайнем случае допустимо применение и волокнистых изоляционных материалов, если имеется возможность для соответствующей вентиляции слоев.
Внешнюю теплоизоляцию стен подвала целесообразно размещать по одной линии с теплоизоляцией цоколя, поскольку это обеспечивает лучший теплотехнический эффект, и проводить строительные работы при этом будет легче.
В случае наличия грунтовых вод внешняя теплоизоляция может соприкасаться с почвой и гравийным дренажем (поскольку ее не повреждают насекомые и грызуны, и она стойка к обычному химическому воздействию грунта). Специально обработанная поверхность обеспечивает защиту от вод (рис. 5.38-5.42).
Рис. 5.43. Теплоизоляция подвального перекрытия
а) на перекрытии конструкции под облицовочным слоем; Ь) под перекрытием; с) в перекрытии и с нижним дополнительным элементом; At = толщина перекрытия, которая рассчитывается теплотехническим методом
Рис. 5.44. Соединение перекрытия подвала (стены подвала) с цоколем и с двухоболочной капитальной фасадной стеной
а) сплошная внешняя оболочка с теплоизоляцией; Ь) с теплоизоляцией в виде ломаной линии на фасадной стене; 1. - пол; 2. - подушка; 3. - защитная пленка; 4. - теплоизоляция на перекрытии подвала; 5. - дилатационная изоляция; 6. - пояс; 7. - капитальная стена; 8. - теплоизоляция фасада; 9. - облицовочный слой фасада
Перекрытия подвалов и их теплоизоляция
Формирование узла подвального перекрытия происходит в единстве со стеной подвала (цоколя) и восходящей стены в соответствии с применяемой технологией.
Теплоизоляцию подвального перекрытия можно укладывать как под перекрытием, так и поверх него. В последнем случае понадобится теплоизоляционный материал, способный выдерживать большие нагрузки.
Соответственно теплоизоляцию, которая устанавливается под перекрытием, можно закреплять механическим способом, сажать ее на клей или использовать сочетание этих двух способов; на новых монолитных железобетонных перекрытиях нижний теплоизолирующий слой может быть включен в конструкцию в качестве «оставшейся на нем опалубки».
Рис. 5.45. Узел сопряжения подвального перекрытия (стены подвала/цоколя) с восходящей стеной 1. - кладочный элемент типа YTONG; 2. - стена подвала типа YTONG (Р4-06/30); 3. - элемент пояса типа YTONG; 4. - пояс; 5. - профиль для защиты края; 6. - облицовка фасада; 7. - внутренняя штукатурка; 8. - теплоизоляция цоколя и стены подвала; 11. - битумный заполнитель; 12. - подсыпка из гравия; 13. - тротуар; 14. - вертикальная гидроизоляция
Для обработки поверхности, расположенной над подвальным пространством, обычно можно использовать и менее сложные решения, например, на кашированный слой с помощью сетки можно нанести тонкую облицовку на синтетической основе, но нередко можно ограничиться установкой теплоизолирующего слоя с необработанной («голой») поверхностью.
При установке теплоизоляции на подвальное перекрытие необходимо учитывать характер подвала: является ли он отапливаемым, неотапливаемым или проветриваемым. Последний вариант - самый плохой, поскольку его можно рассматривать как внешнее холодное перекрытие или как сводчатое перекрытие.
При проведении теплотехнических расчетов необходимо учитывать разницу температур (At). Температура, которую следует брать за основу (рис. 5.43-5.47):
- для отапливаемого подвала - в соответствии с его функциональном предназначением;
- для неотапливаемого подвала:
а) в подвале, утопленном в грунт: + 5 °C;
Ь) в подвале, наполовину возвышающемся над уровнем грунта: ± 0,0 °C;
- для проветриваемого подвала:
а) в подвале, утопленном в грунт: - 5 °C;
Ь) в подвале, наполовину возвышающемся над уровнем грунта: -10 °C.
1 2 3 4 5 12 9 11
Ь)
Рис. 5.46. Расположение и соединение слоев теплоизоляции под покрытием пола
а) в конструкции пола, уложенного на грунт; Ь) над плоскостью перекрытия; с) под перекрытием подвала; 1. - покрытие; 2. - клеящий слой; 3. - бетонное основание; 4. - пленка, изолирующая от влаги бетона; 5. - теплоизоляция; 6. - гидроизоляция от почвенных испарений; 7. - защитная бетонная плита; 8. - цокольная засыпка; 9. - конструкция перекрытия; 10. - клеящий слой; 11. - выравнивающий слой бетона; 12. - облицовка потолка
Рис. 5.47. Теплоизолирующие плиты из минеральной ваты на цементной основе, установленные на нижней поверхности подвального перекрытия
1. - перекрытие; 2. - планка из хвойной породы;
3. - пенопласт PS; 4. - теплоизоляция, уменьшающая тепловой мост; 5. - потолочная теплоизоляция из плит, изготовленных из минеральной ваты, их можно штукатурить
В качестве теплоизоляции на нижней стороне подвального перекрытия целесообразно установить материал, который можно облицевать, или уже готовый к монтажу материал.
Рассчитывая коэффициент теплопередачи конструкции подвального перекрытия при укладке изоляции на верхней стороне, сле
дует учитывать теплоизолирующие свойства слоя, гасящего детонирующие и ударные звуки. Необходимо также проанализировать перемещение испарений через перекрытие подвала внутрь.
5.2. Восходящие стены и их теплоизоляция
Теплоизоляция ограждающих конструкций здания, а также обеспечение соответствующего теплотехнического сечения с профессиональной точки зрения могут быть простыми или сложными. Простой считается кирпичная система, изготовленная по традиционной технологии, в то время как сложной называют ограждающую конструкцию, составленную из различных слоев, с присоединенными к ней теплоизолирующими слоями. Основные требования, которое предъявляются к каждому из этих вариантов: соответствующая несущая способность, хорошие теплоизолирующие свойства, долговечность и простота изготовления.
Ниже - на примере традиционных и современных кирпичных стен - мы представим группу одно- и двухоболочных стен и дополняющие их теплоизолирующие материалы (рис. 5.48-5.50).
Системы кирпичных стен
К группе традиционных систем относятся стены из сплошного и полого кирпича, а также кирпичные системы, изготовленные из различных материалов.
Саманные стены
С теплотехнической и конструктивной точки зрения саман, саманные стены отнюдь нельзя назвать современными. Представители старшего поколения деревенских жителей говорят: «Хорошо, когда дом построен из самана, потому что летом в нем прохладно, а зимой тепло». «Он лучше, чем из обожженного кирпича», - поддакивают им другие. И в таком духе можно было бы продолжать до бесконечности. Однако это не всегда соответствует действительности, потому что если глиняный блок (скажем, саман) обжечь по технологии изготовления кирпича, мы получим материал, улучшенный по многим параметрам. На месте сгоревших органических материалов образуются поры, уменьшается плотность материала, улучшаются его теплоизолирующие свойства, исчезает склонность к усадке и к изменению объема под воздействием влаги (и испарений). Такой кирпич легче штукатурить, его несущая способность значительно повышается и т. д. «Недостаток» обжига заключается в том, что он «враждебен природе»: ведь обломки, образующиеся при строительстве и при сносе строения, уже никогда не вернутся обратно в природу, в лучшем случае их смогут использовать повторно.
7
По теплотехническим параметрам различные виды самана можно подразделить на следующие категории (цифры в конце -показатели шкалы ценности):
1. изготовленный из глины, обедненной песком, без добавок - 1,00;
2. изготовленный из глины, с органичес кими добавками (шелуха мякина, древесная стружка, древесные опилки) - 0,80;
3. предназначенный для глинобитных стен, с добавкой волокнистой пшеничной соломы - 0,60-0,70.
Данные цифры позволяют почувствовать весовое соотношение если мелкие добавки снижают показатель на 20%, то волокнистая солома может дать сокращение объемного веса до 40%. Однако с теплотехнической
точки зрения этому можно дать противоположную оценку: профессиональный расчет показывает, что стена из сплошного самана почти в два раза больше, чем из кирпича с добавлением соломы
Самый важный показатель - высокая теплоаккумулирующая способность стен из самана, она складывается под влиянием различных факторов. Большая толщина конструкции заведомо подразумевает большую массу. В этом случае речь идет не только о том, что имеющий определенную толщину «активный» слой стеновой конструкции участвует в процессе накопления и отдачи тепла в течение дневного цикла. При более длительных вре
менных изменениях слои, которые располагаются глубже, также могут проявить свои теплоаккумулирующие свойства (например, при 5-10-дневном похолодании или при жаре). Количество тепла, накопленного в одном квадратном метре средней саманной
стены, совпадает с количеством тепла, которое уходит через ее поверхность в течение шести-семи дней1 Если на одной стороне равномерно прогревшейся по всему сечению саманной стены резко понизить температуру и сохранять ее на данном более низком уровне,
Рис 5.48. Сопряжение подвального перекрытия и восходящей стены и обработка цоколя (образец схемы, предложенной кирпичным заводом WIENERBER)
1. - кладочный элемент типа POROTHERM; 2. -опоясывающий элемент типа POROTHERM; 3. -соединенная с ним теплоизоляция; 4. - кирпич типа POROTHERM-38 для подвала; 5. - железобетонный пояс; 6. - облицовка фасада; 7. - сборный цоколь; 8. - изоляция для цоколя и подвала; 9. -
битумное заполнение 10. - механическая защита надставленной части (ряд кирпичей); 11. - воротник надставленной части гидроизоляции; 12. -кирпичная стенка, защищающая изоляцию; 13. -слой «прижимающего» раствора; 14. - изоляция подвала, уложенная на грунт; 15. - перекрытие POROTHERM; 16. - калиброванное перекрытие подвала; 17. - внутренняя облицовка; 18. - заполняющий бетон, 19. - обшивочные слои
понадобится 15-20 дней на то, чтобы в стене сформировалось распределение температуры, соответствующее новой ситуации.
Добавки оказывают двойное воздействие: с одной стороны, они изменяют плотность и коэффициент теплопроводности смеси, с другой стороны повышают ее удельную теплоемкость. Последнее явление объясняется органическим происхождением добавок.
В зависимости от плотности и от вида добавок коэффициент теплопроводности самана колеблется в пределах 0,1 и 1,2 вт/(м2К). Удельная теплоемкость может приближаться к показателю! ,6 кдж/кгК что почти в два раза превышает удельную теплоемкость силикатных материалов. Саман, изготовленный с большим количеством органических добавок, имеет меньшую плотность и обладает довольно хорошей теплоаккумупирующей способностью (это объясняется тем, что органические добавки повышают его удельную теплоемкость).
Как уже говорилось выше, существуют самые разные мнения и оценки профессионалов по поводу саманного кирпича. Для
самана как одного из видов продукции не существует стандартных предписаний, поэтому его показатели сильно отличаются в зависимости от изготовителя и специалиста, работающего с этим материалом
Однослойные кирпичные стены
К типам применяемых в архитектуре однослойных кирпичных стен относятся: уже упомянутые кладки из самана, из обожженного
Рис. 5.49. Соединение промежуточного межзтаж-ного перекрытия и восходящей стены (образец Схемы от WIENERBERGER)
1. - кладочный блок типа POROTHERM; 2. - опоясывающий элемент типа POROTHERM; 3. - соединенная с ним теплоизоляция; 4. - пояс; 5. - облицовка фасада; 6. - обшивка пола; 7. - подушка;
8. - слой, поглощающий ударные звуки; 9 -заполняющий бетон 10 - прокладка перекрытия
11. - система перекрытия типа POROTHERM
Рис. 5.50 Фасадная стена с перекрытием пролета и соединение перекрытия (образец схемы от WIENERBERGER)
1. - кладочный элемент типа POROTHERM; 2. -опоясывающий элемент типа POROTHERM; 3. -соединенная с ним теплоизоляция; 4. - перекрытие пролета с элементом типа POROTHERM S;
5 - теплоизолирующий вкладыш; 6. - пояс; 7 -облицовка фасада; 8. - соединение стена/окно с теплоизоляцией из поранового пенопласта; 9. -система перекрытия типа POROTHERM; 10. -заполняющий бетон; 11. - изоляция, поглощающая ударные звуки; 12. - обшивочный слой
глиняного кирпича, из легкого и обычного бетона, полный ряд стеновых конструкций из камня и облегченных материалов, а также
монолитные стены и все виды стен, возведенных из подобных материалов с применением опалубки.
Однослойные кирпичные стены должны отвечать следующим теплофизическим требованиям:
- соответствие определенным (статическим) требованиям
- удовлетворение основных теплотехнических потребностей;
- обеспечение определенного уровня комфорта (дышащие стены и проч.);
Рис. 5.51. Стена из полого кирпича (грубой керамики); соединение кладки с перекрытием
а) архитектурный узел стены; Ь) теплотехнический узел стены; 1. - кладочный блок типа POROTHERM; 2. - кирпич типа POROTHERM для пояса; 3. - сопряженный теплоизолирующий элемент; 4. - пояс
Рис. 5.52. Соединительный узел перемычки железобетонного пояса, перекрытия и кирпичной стены из полых блоков
а) архитектурная схема; Ь) теплотехническая схема; 1. - кладочный блок типа POROTHERM;
2. - кирпич типа POROTHERM для пояса; 3. -сопряженный теплоизолирующий элемент; 4. -пояс; 5. - вкладыш, прерывающий тепловой мост;
6. - типовая железобетонная перемычка; 7. -бетонный заполнитель; 8. - эластичная теплоизолирующая полоса (напр., порановая); 9. - окно
Рис. 5.53. Кирпичная стена ручной кладки из блоков, перекрытие из сборных элементов, перемычка над проемом с плоским поясом из кирпича а) архитектурная схема; Ь) теплотехническая схема; 1. - кладочный блок типа POROTHERM; 2. - кирпич типа POROTHERM для пояса; 3. - сопряженный теплоизолирующий элемент; 4. - пояс; 5. - перемычка типа POROTHERM для проема; 6. - кладка плоского пояса из малоразмерного полого кирпича; 7. - уплотнитель из поранового пенопласта для уплотнения щелей; 8. - окно
- сооружение стен не должно вызывать трудностей.
Теплотехнические требования необходимо соблюдать так, чтобы при этом стены соответствовали также требованиям иного характера.
Показатель теплотехнического кпд однослойных стен (в разбивке по деталям) зависит от трех основных факторов:
- материал, из которого сделаны стены;
- теплотехнические свойства клеящего раствора;
- поверхностные слои (штукатурка и облицовка).
Кирпичи из грубой керамики
Среди кладочных материалов встречаются самые разные - от сплошного кирпича до полых и пористых кирпичей. Сплошной кирпич очень хорош со статической точки зрения, однако в теплотехническом отношении его можно отнести к более низкой категории.
Стены, сооруженные из сплошного кирпича, согласно действующим теплотехническим стан
дартам соответствуют норме, если их толщина составляет около 1,0 м; при использовании полого кирпича толщина может быть уменьшена наполовину или даже до 1/3. Следует, кроме того, учитывать и фактор экономического характера, согласно которому в здании с внешним размером 100 м2 при толщине сплошной стены 0,90 м, а средней стены - 38 см можно построить квартиру площадью 64 м2 (64%) с внутренними стенами-перегородками. При современной системе стен (толщина внутренних стен - 38 см) полезная площадь будет составлять уже 81 м2 (81%). Дополнительные конструкции стен, необходимые размеры нижней конструкции, которая служит основанием для окружающих стен, увеличивают и без того достаточно высокие дополнительные расходы (на широкий фундамент и цоколь). То же самое можно сказать и о верхних частях здания, ведь большее по размерам здание необходимо оснастить крышей, а на фасадах сделать верхний слой покрытия, кроме того, необоснованное увеличение площади здания существенно увеличивает процент застройки участка, что особенно важно, если земельный участок и так невелик.
Основными направлениями в производстве кирпича, нацеленными на достижение положительных теплотехнических результатов, являются:
- пористая структура,
- увеличение размеров элемента,
- формирование сечения с пустотами.
Использование всех перечисленных направлений - как с точки зрения материалов, так и с точки зрения технологии производства элементов, привело к значительному прогрессу. Улучшение термического сопротивления связано с тем, что при правильной форме элемента за счет зигзагообразной формы ребер кирпича увеличивается протяженность пути теплового потока. Кратчайший в геометрическом смысле слова (т. е. направленный перпендикулярно внешней поверхности) путь на значительной части поверхности фасадной стены прерывался целым рядом полостей, из-за сопротивления застаивающегося в них воздуха лишь незначительная часть теплового потока проходила весь этот путь теплопроводности (рис. 5.51-5.56).
Варианты рецептов кладочного раствора ограничиваются конструктивными требованиями. Коэффициент теплопроводности раствора обычно бывает выше, чем у кладочных элементов, в результате в кладке образуется сетчатая система тепловых мостов, именно по этой причине сопротивление теплопроводности у целой стены ниже, чем у отдельных элементов (рис 5.57). В то же время в полостях кирпича начинается локальное движение воздуха, процесс конвекции, который, пусть и в незначительно, но все же ухудшает теплоизолирующие свойства.
С внедрением системы полостей снизилась плотность элементов. Это позволило увеличить элементы до тех размеров, которые были бы желательны и с точки зрения техники кладки. Вместо заполнения вертикальных зазоров целиком стали применять т. н. пробки из раствора, которые одновременно выступают в роли и средства герметизации, и прерывателя теплового моста. Это привело к снижению необходимого количества кладочного раствора, к уменьшению длины зазоров, у кирпичной стены улучшилось и сопротивление теплопроводности.
Другим направлением развития стало применение пористых материалов. В принципе здесь также речь идет о системе полостей в кирпичах при этом распределение полостей точечного размера носит случайный характер Накладывая шаблон на пористые элементы, их можно нарезать по заданному размеру, что позволяет теперь наносить очень тонкий слой раствора; более того, появилась возможность вместо раствора применять разные виды клея и делать профильное соединение.
Рис 5 54 Теплотехнические характеристики соединения перегородки из кладочных блоков с перекрытием - при различных видах обогрева
а) при индивидуальной системе отопления Ь) с обогревающим бортиком при обычном соединении стены; с) с обогревающим бортиком и с встроенной теплоизолирующей полосой
Рис 5.55. Теплотехнические характеристики сопряжения перегородки из кладочных блоков, перекрытия и проема при различных видах обогрева а) при индивидуальной системе отопления; Ь) с отопительной батареей; с) при установке пола с
Данная технология также несколько снизила эффект теплового моста, который возникал в швах, заполненных раствором. Это важный момент в том смысле, что сопротивление теплопроводности у кирпичной кладки теперь ненамного хуже, чем у кладочных элементов (рис. 5.58-5.62).
Разумеется, и отдельный элемент сам по себе может обладать всеми тремя приведенными выше особенностями, т. е. можно делать элементы с системой полостей, из пористого материала и с максимальными размерами, допустимыми в технологическом отношении.
Рис. 5 56 Укладка полых блоков с заделкой горизонтальных швов теплоизолирующим раствором а) укладка непрерывного слоя раствора и разравнивание его мастерком; Ь) бункер для укладки раствора тонким ребристым слоем с) укладка раствора с промежуточной полистирольной поло сой; 1 - полые кладочные блоки; 2. - грубый слои кладочного раствора; 3. - равномерное распределение раствора; 4. - полоска из полистирольной плиты; 5. - инструмент для укладки раствора; 6. -штанговый бункер для расстилания раствора; 7. -мини-бункер для расстилания раствора (с теплотехнической точки зрения первый вариант - самый неудачный, последний - наилучший)
Рис. 5.57. Различная толщина слоя раствора, выраженного в процентах по отношению к данной поверхности стены, влияет на теплотехнические показатели
а) = А; Ь) = В; с) = С; 1. - кладочный блок с полостями; 2. - слой раствора, уложенного вручную;
3. - равномерное распределение раствора, 4. -полоса раствора; 5. - полистирольная полоска шов - прерыватель теплового моста
Рис. 5.58. Многополосный прерыватель теплового моста с использованием полистирольных полос (лент)
1. - кладочные блоки с полостями; 2. - полоска из полистирольной плиты; 3. - крайняя полоса раствора; 4. - возможная средняя полоса; 5. - вертикальный шов ряда с сухой установкой или с закреплением раствором (укладку полистирольной полоски необходимо подвергнуть статической проверке)
Рис. 5.60. При постройке зданий вплотную друг к другу теплотехническая перегородка между ними выполняет также роль акустической изоляции и предупреждает смещение здания
Рис. 5.59. Заполнить полости кладочного элемента в горизонтальном направлении можно не только с помощью укладки раствора, но и иным способом: нижняя часть кирпича на 3-5 секунд опускается в бункер с раствором, после чего элемент устанавливается на место
а) Ь)
Рис. 5.61. При размещении зданий в ряд дилатационную щель необходимо заполнить теплоизолирующим материалом
Изоляция может: а) выполнять теплотехническую функцию; Ь) поглощать ударные звуки и шумы 1 - стена здания’ 2. - перекрытие; 3. - теплоизоляция из полужесткого пенопласта
Рис. 5.62. К таким последствиям приводят оставленные незаполненными щели между зданиями (при установке домов в ряд, у двойных строений, у домов, выстроенных цепочкой, и т. д.)
а) архитектурный узел; Ь) теплотехническое сечение (точками обозначены места, где появляется плесень и возможна конденсация влаги); 1. -фасадная стена; 2. - дилатационный зазор; 3 .-граница конденсации (заплесневение)
Из современных кладочных элементов стало возможным сооружать однослойные стеновые конструкции, соответствующие энергетическим требованиями рубежа тысячелетий, т. е. с коэффициентом теплопроводности к = 0,25 вт/(м2К). Однако при столь хорошем теплоизолирующем свойстве стен особенно важным становится снижение теплопотерь вдоль линий узлов и краев. Для этого необходимо тщательно спроектировать конструкцию, понадобятся также дополнительные элементы для изоляции перемычек, поясов, для формирования углов и соединений, они должны образовать гармоничную систему с элементами кладки.
Вот, например, как выглядят коэффициенты теплопроводности кирпичных стен типа POROTHERM, облицованных с двух сторон: к = вт/(м2К)
POROTHERM 44 N + F 0,34
POROTHERM 38 N + F 0,43
POROTHERM 30 N + F 0,58
POROTHERM обычный 38 0,45
POROTHERM кирпич для подвалов 38 0,64
POROTHERM кирпич для подвалов 38 0,53
Как видите, каждый из этих элементов соответствует теплотехническим нормативам, по которым минимальный показатель должен составлять (к) 0,70 вт/(м2-К).
В наше время выпускаются также полые кирпичные элементы с меньшей шириной и высотой, с толщиной в 30, 36, 38 см, у которых теплотехнический коэффициент к = вт/(м2К) будет составлять:
Рис. 5.63. Узел, снижающий эффект теплового моста на здании, построенном из элементов пористого бетона, при сопряжении проема/пояса/ перекрытия/сгены
1. - стеновой элемент YTONG; 2. - дилатационная щель; 3. - пояс; 4. - прерыватель теплового моста;
5. - элемент пояса типа YTONG; 6. - деревянная балка; 7. - железобетонная перемычка; 8. - опалубочный элемент типа YTONG; 9. - облицовка;
10. - порановый пенопласт; 11. - окно; 12. - покрытие пола; 13. - подушка; 14. - теплоизоляция; 15. - бетонное заполнение; 16. - облегченное перекрытие
Рис. 5.64. Конструктивный узел перегородки из пористо-бетонных элементов типа YTONG
1. - стеновой элемент YTONG; 2. - облицовка; 3. -пояс; 4. - теплоизоляция; 5. - элемент пояса типа YTONG; 6. - железобетон; 7. - опалубочный элемент типа YTONG; 8. - замазка; 9. - бетонная коробка для жалюзи; 10. - жалюзи; 11. - плита, закрепляющая облицовку; 12. - крышка; 13. -окно; 14. - панцирь жалюзи; 15. - покрытие; 16. -подушка; 17. - теплоизоляция; 18. - дилатационная теплоизоляция; 19. - облицовка; 20. - панель-оболочка типа YTONG; 21. - монолитный железобетон; 22. - элементы проема типа YTONG
плотность 500-800 кг/м3 и равномерная пористая структура. Уже упомянутые элементы, толщина которых равна толщине стены, имеют высоту 20 см - с учетом внутренней системы здания, в том числе перекрытия и пояса. Подробно о размерах и ассортименте элементов речь пойдет позднее, а пока мы приведем лишь теплотехнические характеристики, которыми должны обладать элементы, укладывающиеся в облицованную стену с раствором YTONG к = вт/(м2 К).
стена м2 конструктивная толщина стены, см
номер элемента 30 36 38
50 1,10 0,90 0,80
33 1,00 0,85 0,75
25 0,92 0,80 0,72
20 0,85 0,75 0,69
Разумеется, эти показатели - в зависимости от производителя - могут меняться и в сторону уменьшения, и в сторону увеличения, они носят лишь ориентировочный характер. Для увеличения теплотехнического сечения необходимо нанести поверхностную теплоизолирующую облицовку и установить дополнительный теплозащитный сопряженный слой, это позволит повысить коэффициент к до 0,30 даже у самой плохой стены.
Элементы из пористого бетона (YTONG) изготавливают из блочного пористого бетона больших размеров, их можно нарезать на блоки с различной толщиной стенок, в зависимости от того, какие размеры необходимы. Толщина стенок этих элементов -20, 25, 30, 37,5 см, они подбираются в соответствии с нужной толщиной стены и связанными с ней теплотехническими параметрами. Отличные теплотехнические свойства пористому бетону придают его
Конструктивная толщина стены (см) Категория качества
Р2-0.5 Р4-0.6
20 0,58 0,66
25 0,47 0,54
30 0,40 0,46
37,5 0,32 0,37
При этих показателях толщина слоя кладочного раствора должна составлять 1 см. При узких швах (при склеивании) теплотехнические характеристики улучшаются на несколько %. В соответствии с различными статическими нагрузками по прочности продукция делится на две категории.
К числу кладочных элементов данной системы из пористого бетона относятся перемычки для проемов с такой же высотой ряда, т. е. 20 (или 40) см.
у-25|30|375]
Рис 5 65 Восходящая стена типа YTONG из пористого бетона и ее сопряжение с крышей
1. - стеновой элемент типа YTONG 2. - опалубочный элемент типа YTONG; 3. - железобетонный пояс; 4 - анкерный болт; 5. - лежень 6. - облицовка; 7. - конструкция крыши; 8. - кровля; 9. - воздушный зазор; 10. - гидроизоляционная пленка; 11. - нижний вентиляционный зазор; 12. - кровельная теплоизоляция
Рис. 5.66. Стеновой элемент типа YTONG из пористого бетона на сопряжении здание/перекрытие/ крыша/перекрытие
1. стеновой элемент типа YTONG; 2. - элемент пояса типа YTONG; 3. - теплоизоляция 4. - опалубочный элемент типа YTONG; 5. - железобетонный пояс парапета; 6. - элемент переборки - лицевая кладка; 7. - лежень; 8. - анкерный болт, 9. - дилатационный зазор с разделяющим слоем; 10. -настилочный слой; 11. - теплоизолирующий слой пола; 12. - перекрытие; 13. - пояс перекрытия; 14. -облицовка
Стены, сооруженные из кладочных элементов, считаются материалом, щадящим окружающую среду (рис. 5.53-5.66).
Полые кладочные элементы на бетонной основе отвечают статическим требованиям, они выпускаются в разных вариантах обладающих различными теплотехническими свойствами Для их изготовления используются такие материалы, как обычный гравийный бетон и легкий бетон.
Технология производства гравийного и легкого бетона, по сути дела, одинакова; качества этих двух сортов бетона зависят лишь от применяемых добавок. Легкий бетон характеризуется тем что его полая структура связанная с применением добавок снижает объемный вес стены таким образом улучшается ее теплоизо пирующее свойство. В рамках системы существуют различные виды технологии заполнения полостей - как в заводских условиях, так и на месте
Элементы, имеющие углубления с одной стороны кладут закрытой стороной квер ху, поскольку раствор укладывается тон ким слоем В том случае, когда полости на месте заполняются теплоизолирующим материалом (например, перлитом), технологический ряд будет обратным: отверстия полости должны находиться сверху (рис. 5.67-5.69).
Производятся также варианты с вкладышами из полистирольного листа, который закладывается в заводских условиях, к ним например относятся кладочные элементы LEIER-HABISOL.
Рис. 5.67 Соединение стены, сложенной из легкого бетона, с перекрытием
1. - полый стеновой элемент; 2. - тонкий слой раствора; 3. - пояс; 4. - теплоизолирующий вкладыш, защищающий от теплового моста;
5. - стеклоткань; 6. - «цементная» грунтовка облицовочного покрытия; 7. - облицовка фасадной стены
Коэффициент теплопроводности элементов из легкого бетона к = вт/(м2 К)
- при полистирольном заполнении 0,45
- при заполнении из перлита 0,59
- фундаментный блок без заполнения 0 85
Стены с остающимися в них опалубочными элементами состоят из нескольких слоев. С точки зрения технологии к ним относятся стеновые конструкции, которые изготавливаются с применением полых теплоизолирующих элементов и с заливом бетона в систему полостей непосредственно на месте проведения работ.
Рис. 5.68. Узел сопряжения перемычки проема с перекрытием (в здании со стенами из легкого бетона с теплоизолирующим вкладышем)
1. - кладочный элемент типа LEIER-HABISOL, 2. - тонкий слой раствора; 3. - железобетонный опалубочный элемент; 4 - обвязочный брус
5. - теплоизоляция прерывающая тепловой мост;
6. - прокладка в кромке; 7. - порановый пенопласт; 8. - перекрытие; 9. - сетка, закрепляющая облицовку; 10. - цементная грунтовка облицовочного покрытия; 11. - облицовка фасадной стены; 12. - плотно закрывающееся окно; 13. - теплоизолирующее застекление
Рис. 5.69. При укладке зпементов из легкого бетона тонкий клеящий спой, нанесенный зубчатым шпателем, обеспечивает отличное сцепление
6
1. - основной элемент; 2. - крайний элемент;
3. - крайний элемент в полразмера; 4. - элемент притолоки; 5. - элемент притолоки в полразмера;
6. - теплоизолирующий элемент; 7. - элемент
Рис. 5.70. Суть технологий, основанных на применении опалубочных элементов, состоит в том, что они упрощают строительные работы, обеспечивают соответствующую прочность и хорошие теплоизолирующие свойства; на приведенной схеме отражено соотношение между постоянной толщиной теплоизолирующего слоя и различной конструктивной толщиной монолитной стены (V1 V2, V3) в зависимости от поэтажной нагрузки
перемычки/пояса; 8. - элемент пояса; 9. - арматура; 10. - перемычка; 11. - балка; 12. - элемент для балки
Рис. 5.72. Перекрытие с опалубочными элементами и система стен в забетонированном состоянии (с оконным проемом)
1. - стеновой элемент; 2. - элемент пояса; 3. - элемент перемычки; 4. - элемент притолоки; 5. -балка пояса; 6. - арматура; 7. - сплошная теплоизолирующая оболочка; 8. - бетонный слой перекрытия (сжатый пояс); 9. - плита перекрытия с опалубочным элементом
Рис. 5.73. Угол стены с элементами опалубки
1. - основной элемент; 2. - угловой элемент; 3. -теплоизолирующая вставка; 4. - забетонированная стена конструкции
Рис. 5.74. Стена с опалубочными элементами, теплоизолированное внешнее и не имеющее теплоизоляции внешнее сопряжение стен
1. - основной элемент; 2. - обычный целиковый элемент; 3. - обычный элемент в полразмера;
4. - теплоизолирующий вкладыш; 5. - бетонное заполнение
Рис. 5.75. Стена с опалубочными элементами; теплоизолированное и не имеющее теплоизоляции Т-образное соединение стен
1. - основной элемент; 2. - обычный элемент;
3. - обычный элемент в полразмера; 4. - цементный заполняющий раствор; 5. - теплоизолирующий вкладыш; 6. - бетонировка; 7. - закрепляющая арматура
Рис. 5.76. Сопряжение оснащенной опалубочными элементами стены с перекрытием
1. - основной элемент; 2. - поясной элемент; 3. -теплоизолирующий вкладыш; 4. - бетонное заполнение; 5. - пояс; 6. - арматура
Рис. 5.77. Перемычка с опалубочными элементами и со скрытой коробкой для жалюзи
1. - перемычка с опалубочными элементами; 2. -коробка для жалюзи (мини); 3. - жалюзи; 4. - панцирь жалюзи; 5. - стеклоткань + облицовка; 6. -окно; 7. - порановый пенопласт; 8. - пояс стены;
9. - теплоизолирующий вкладыш; 10. - пояс и перекрытие; 11. - восходящая стена
Рис. 5.79. Укладка обычного опалубочного элемента в качестве стены подвала
Рис. 5.80. Бетонный опалубочный элемент для стены с теплоизоляцией
Материалом для профильных блоков могут служить обычный или легкий бетон с теплоизолирующим свойством, древесная стружка с цементной вяжущей основой, экструдированный полистирольный пенопласт. Блоки укладывают цепной кладкой в два-три ряда, затем для придания стене несущей способности систему полостей заливают бетоном. Коэффициент теплопроводности зависит от материала, из которого изготовлены опалубочные элементы, и от их толщины. Для узлов делаются различные дополнительные элементы (рис. 5.70-5.80).
Рис. 5.78. Обычный опалубочный элемент
Рис. 5.81. Элемент стены из проекта дома с деревянным каркасом
1. - слой высокосортной штукатурки; 2. - несущая грунтовочная облицовка; 3. - полистирольная теплоизоляция; 4. - деревостружечная плита для установки дюбелей; 5. - деревянный (статический) каркас; 6. - волокнистая теплоизоляция; 7. - пароизолирующий слой; 8. - гипсокартон; 9. - обои или краска
3
5
b) _
V&VAVA >V.W
Рис. 5.82. Здание с деревянным каркасом и с двухоболочной системой (стена-оболочка толщиной в попкирпича и верхняя облицовка)
1. - деревостружечная плита, не содержащая формальдегида; 2. - деревянный каркас/ленточная теплоизоляция; 3 - обычная облицовка фасада; 4 - плиточная и волокнистая дополнительная теплоизоляция, рядом - вентиляционный воздушный зазор; 5.- кирпичная стена оболочка
Рис. 5 83 Сборный жилой дом с деревянным кар касом
а) одноэтажный дом; Ь) обустройство чердачного пространства с многослойными системами, вид в разрезе: 1. - высококачественная штукатурка; облицовочная основа + стеклоткань, полистироль-ная плита; деревянный каркас/волокнистая теплоизоляция; полистирольная теплоизоляция; паро-изолирующая пленка; деревостружечная плита, не содержащая формальдегида; тонкий гипсокартон 2 - система, аналогичная предыдущей, только без внутреннего полистирольного слоя; 3. - черепичное покрытие; воздушный зазор; гидроизолирующая пленка; поперечная балка; гипсокартон 4. - сдвижное верхнее перекрытие; 5. - слой пола уложенный на грунт; 6. - промежуточное перекры-
тие с акустическими слоями
Полностью или частично сборные дома с деревянным каркасом производятся в одно- и двухэтажном варианте. Обработка полностью сборных элементов и внутренней поверхности, а также внешней поверхности фасадных стен осуществляется на месте, путем установки одно- или двухоболочной облицовки. (В Центральной Европе это решение известно как программа «Fertighaus» - «Готовый дом» ) В зависимости от послойной структуры стен, при соответствующем соединении теплоизолирующих материалов, при условии решения проблемы защиты от испарений и атмосферных осадков коэффициент стен к колеблется в очень благоприятных пределах от 0,25 до 0,35 (рис. 5.81-5.85).
Деревянные дома и перегородки из дерева в Восточной Европе были не столь распространены в прошлом, но поскольку в наше время с каждым годом строится все больше подобных деревянных домов, в этом разделе мы кратко представим один из таких вариантов (рис. 5 86-5 89).
Рис. 5.84 Фрагмент навеса здания с деревянным каркасом
Рис. 5.85. Фрагмент цоколя здания с деревянным каркасом и с кирпичным основанием под фасадными стенами
1. - рамочный каркас стеновой панели; 2. - дополнительная теплоизоляция; 3. - деревостружечная или фанерная плита; 4. - волокнистая теплоизоляция; 5. - деревостружечная плита, не содержащая формальдегида; 6. - пароизолирующая пленка; 7. - гипсокартон; 8. - накладная планка; 9. - кирпичная стена; 10. - планка, защищающая край или водоотводный профиль 11. - грунтовка облицовочного слоя 12 стеклоткань; 13. - тонкая облицовка; 14. - высокосортная штукатурка; 15. -стена цоколя 16. - гидроизоляция; 17 - слой цементного раствора 18 - теплоизоляция цоколя 19. - дилатационный зазор с теплоизоляцией; 20. - гидроизоляция под полом; 21. - защитный
бетонный слой; 22. - подсыпка из гравия; 23. -теплоизоляция (полистирол); 24. - защитная пленка; 25. - подушка; 26. - покрытие
Рис. 5.86. Применяющиеся в Европе деревянные профили для домов со стенами из бруса
а) плоский, с прорезями и шпунтами (с фальцем);
Ь) клинообразный; с) с прорезями и шпунтами, выпуклый; d) бревна круглого сечения
а)
Ь)
Рис. 5.87. Элементы для деревянных домов различаются по типам
с)
и размерам, но у всех есть прорези, препятствующие изменению формы
а) плоский с прорезями и шпунтами (с фальцем); Ь) клинообразный; с) выпуклый с прорезями и шпунтами; d) бревно круглого сечения
60 “к-1,61
75 — в
- — -к-1,35
-с
Рис. 5.88. Деревянный дом из профильного бруса, профили соединяются прорезями и шпунтами (см. также рис. 5.86/а), с дополнительной теплоизоляцией и защитной облицовкой
1. - волокнистая теплоизоляция (5 см); 2. - теплоизоляция (10 см); 3. - теплоизоляция (12 см)
— 90
- -к - 1,14
115 —D
— -к-0,98
—Е
। 140
-----1- к-0,80
— F
130
В — In. 5 ~к-0.51 -4
145
с-1 -- к-0.47 —4
2
160 —1
D- 1 — 1 8 к-0.44 -4
Е — — £ - -к-040 —4
260 |
Рис. 5.89. Соединение узлов бревенчатых деревянных домов
а) специальное угловое соединение обеспечивает герметичность и гидроизоляцию; Ь) бревенчатая стена с внутренней теплоизоляцией и защитной обшивкой из досок; с) двойная бревенчатая стена с промежуточной гидроизоляцией
Для уплотнения элементов стен из бруса или бревенчатой избы, а также для заполнения щелей раньше использовали мох; сегодня для этого применяют уплотняющие массы или специальную ленту. Для промежуточной, т. н. дополнительной теплоизоляции лучше всего использовать волокнистые материалы или смесь глины с пшеничной соломой, которая всем известна как глинобитная стена. Последнюю можно сооружать только в течение 2-3 летних месяцев, а теплоизоляцию из волокнистых теплоизолирующих материалов - в любое время года.
Внешние теплоизолирующие системы фасадов
Почти все фасадные теплоизолирующие системы относятся к группе внешней теплоизоляции. В Европе они считаются наиболее распространенными теплоизолирующими системами, по современным технологиям их можно устанавливать непосредственно в процессе строительства или впоследствии. С экономической точки зрения такое решение будет целесообразным и современным.
Системы интенсивной теплоизоляции
На фасаде, оснащенном эффективной внешней теплоизолирующей системой, внутренняя поверхность ограждающей конструкции будет значительно теплее, на ней не будут возникать внутренние потоки воздуха, вызывающие неприятные ощущения. Благодаря более теплым внутренним поверхностям стен можно добиться более комфортного тепловосприятия уже при температуре 20 °C. К этому следует добавить, что стены с изоляцией на внешней стороне обладают лучшим теплоаккумулирующим свойством, на них не
Рис. 5.90. Современная внешняя теплоизоляция фасада как продолжение теплоизоляции крыши-сопярия
Рис. 5.91. Соединение сада на крыше с основанием стены у фасада с улучшенной теплоизоляцией 1. - полистирольная теплоизоляция; 2. - клеящий слой; 3. - изоляция крыши с загибом вверх; 4. - полоска стеклоткани; 5. - стекпотканевый подстилающий слой; 6. - лицевое покрытие из улучшенной штукатурки; 7. - заполнение из сило-пласта; 8. - каменный бортик; 9. - дренажный слой; 10. - почва (биослой)
Рис. 5.92. Соединение балкона и однооболочной системы теплоизоляции фасада, снижающее действие теплового моста
а) теплоизоляция стены с прерывателем на цоколе балкона; Ь) со встроенным теплоизолирующим воротником внизу; с) с теплоизолирующим воротником сверху; d) с теплоизолирующим воротником снизу и сверху; 1 - капитальная стена; 2. - клеящий слой; 3. - теплоизоляция; 4. - стеклоткань, уложенная в раствор; 5. - лицевое покрытие из улучшенной штукатурки; 6. - несущий профиль; 7. - керамический цоколь; 8. - эластичный водо-стойкий уплотнитель; 9. - покрытие пола с подстилающим слоем; 10. - верхний теплоизолирующий воротник; 11. - гидроизоляция; 12. - нижний теплоизолирующий воротник
конденсируется влага, как это бывает на стенах с холодной поверхностью.
Часть влаги, образующейся при эксплуатации здания по назначению, уходит в процессе проветривания помещения, незначительная часть влаги должна выходить наружу сквозь стены, т. е. внешние стены должны обладать соответствующей способностью к диффузии. Хорошо сделанная система теплоизоляции полностью соответствует этому требованию, кроме того, она защищает фасад от экстремальных холодов и жары, от ветра и прочих капризов погоды.
Из-за колебаний температуры в дневное и ночное время, а еще в большей степени -летом и зимой - материалы, из которых сооружены внешние стены, то расширяются, то сокращаются, однако поскольку степень изменений неодинакова, это вызывает напряженность конструкций и часто приводит к образованию трещин. Смещения конструкций теплоизолированных стен, возника-
ющие из-за колебаний температуры, значительно меньше, поэтому на них не появляются трещины, доставляющие нам столько хлопот. Незначительные колебания температуры позволяют произвести качественный ремонт даже потрескавшихся стен и конструкций, где действует тепловой мост, и надолго вернуть им рабочее состояние. Оказавшись в стабильной температурной среде, старые трещины исчезают под теплоизолирующей системой, а на новой облицовке трещины уже не появляются.
Ремонт наружных стен и установка системы теплоизоляции очень быстро окупятся, особенно в том случае, когда необходимость в обновлении стен и без того назрела.
Наружные стены необходимо регулярно ремонтировать, сроки ремонта зависят, помимо прочих причин, и от расположения дома. Потрескавшиеся стены с местами отвалившейся штукатуркой будут периодически доставлять неприятности, и даже нанесение новой облицовки не гарантирует того, что хозяева надолго избавятся от забот. Теплоизолирующая система позволяет надол го решить данную проблему и ощутить реальную экономию энергии (рис. 5.90).
Теплоизолирующей системой называют закрепленные на внешних стенах покрытые облицовкой теплоизолирующие плиты. Теплоизолирующий слои составляется из плохо воспламеняющихся, сохраняющих форму и объем плит полистирольного пенопласта и волокнистых материалов, которые не причиняют вреда здоровью человека.
Для установки теплоизолирующей системы необходимы также дополнительные материалы: нижние герметизирующие цокольные профили, накладки для защиты внешних краев, дюбели для закрепления теплоизоли рующихплит, изоляционная лента для водо-стойкого соединения. Теплоизолирующую систему можно установить практически на любой стене, не имеющей большого количества отдельных секций, - неважно, идет ли речь о новом здании или о доме старой застройки.
Теплоизолирующую систему всегда устанавливают на внешнюю поверхность ограждающих конструкций здания, прикрепляя ее к капитальной стене или к каркасу. Для обеспечения эффективности теплоизоляция замыкающих частей здания (чердак, подвал) должна по возможности непрерывно и ровно соединяться с теплоизоляцией фасадов
На нижних, цокольных стартовых участках, помимо закрепления и соединения, а также идеального отвода влаги, мы можем столкнуться и с другими проблемами:
- нижний край цоколя необходимо защитить от повреждений, ведь это один из наиболее уязвимых участков здания;
- нижнее закрепление необходимо идеально обработать, поскольку эти соединения наиболее подвержены разрушающему воздействию погодных условий (например, брызг, отлетающих от земли, соленой снежной каши, промерзания и т. д.);
- по высоте 1,2-1,5 м от тротуара в систему облицовки необходимо включить закрепляющую сетку, которая будет защищать облицовку от повреждений;
-сплошная теплоизоляция между нижней частью изоляции внешней стены и обогреваемым пространством предупреждает возникновение теплового моста на этом участке
- если в доме имеется подвал (и даже при его отсутствии) с помощью теплоизоляции всегда можно успешно решить проблему теплового моста.
Жилой особняк, «одетый» в однооболочную внешнюю теплоизолирующую систему
И в том случае, когда теплоизоляция устанавливается дополнительно и когда ее делают в процессе строительства нового дома, однослойная теплоизоляция не должна ложиться на тротуар потому что из-за смещений тротуара, возникающих при зимних морозах, через одну-две зимы теплоизолирующий слои порвется и разрушится На цоколе необходимо сделать соответствующую защиту от брызг и снежной каши, эта облицовка должна соответствовать теплоизолирующей системе.
Таким же образом необходимо защитить от косого дождя, от снега и снежной каши основание стен на крыше-солярии и в саду, оборудованном на крыше (рис. 5.91). Если на крыше разбит сад, необходимо обращать внимание на следующие моменты:
- гидроизоляция от атмосферных осадков на крыше должна быть сплошной, без стыков, и подниматься на высоту до границы снежной безопасности (30 см);
-сучетом смещений почвы при заморозках размер заполненной гравием горизонтальной щели между плоскостью стены и слоем почвы должен составлять 30-40 см;
- облицовочный слой стены, сделанный из высококачественной штукатурки или из других неморозостойких материалов, должен начинаться по возможности выше границы уровня снега.
На балконах, которые бетонируются вместе с несущей конструкцией или с поясом, гидро- и теплоизоляция имеют особое значение, поскольку тепловой мост часто возникает между железобетонной стеной и поясом. Сегодня уже существуют т. н. прерыватели теплового моста, монтаж которых помогает частично решить эту проблему в зданиях новой застройки, однако на балко-
Рис. 5.93. Теплоизоляция фасада из теплоизолирующих элементов - с прямым стыком по краю, с облицовочными слоями на внешней стене
нах старых домов, при дополнительной установке теплоизоляции - а в Европе такие балконы составляют примерно 90-95% -целесообразно применять вариант теплоизоляции с воротником, изображенный на схеме 5.92.
И балконы, и террасы необходимо защищать от косого дождя, на них также необходимо устанавливать закрепляющий слой, как на цоколях - особенно это касается подвесных переходов (рис. 5.93-5.96).
Рис. 5.94. Теплоизоляция из полистирольных плит, которые устанавливаются встык на внешней стене, затем на них наносится покрытие
Точное проектирование улучшенной теплоизоляции и тщательное выполнение строительных работ важно не только в отношении террас и балконов, но и при сооружении плоских крыш, крыш-соляриев, крыш-садов. Всякая надстройка, возвышающаяся над плоскостью крыши, должна иметь у основания стенки т. н. «фартук примыкания» из кровельного железа, высота которого должна составлять не менее 20 см, под ним делается гидроизоляция, которая будет отводить воду как со стенки, так и с плоскости крыши. Хотя разница между температурами необогреваемого чердака и обогреваемого жилого пространства будет на 5-10 °C меньше, чем разница с наружной температурой, но и здесь следует определить минимально необходимую дополнительную теплоизоляцию.
С точки зрения теплотехники и строительной физики самым критическим участком считается соединение окон и теплоизоляции (рис. 5.97-5.99). Большинство окон и дверей на фасадных стенах делаются из дерева, которое, как известно, чутко реагирует на изменения погоды; дерево и стены зимой и летом ведут себя по-разному. Очень важно, чтобы они не подвергались воздействию атмосферных осадков и имели соответствующую теплоизоляцию.
Источником многочисленных ошибок является тепло- и гидроизоляция подоконников, их необходимо надежно защитить от механических повреждений. Узлы сопряжения фронтонов над окнами имеют те же особенности, что и сопряжения вертикальных притолок. Несколько сложнее ситуация с внешними затеняющими экранами, которые устанавливаются над окнами: установка жалюзи требует значительных расходов и усложняет задачи, которые предстоит решить. Для установки подвесных козырьков необходимо разрабатывать индивидуальные решения, учитывая надежность подвески и ее водостойкость.
а)
Ь)
Рис. 5.95. Теплоизоляция фасада
а) однооболочная комплектная система из плит полистирольного пенопласта;
Ь) двухоболочная стена с вентилируемым воздушным зазором, с волокнистыми теплоизолирующими листами (оба варианта относятся к категории современных теплоизолирующих систем)
Рис. 5.96. Волокнистые теплоизолирующие листы с рифленой поверхностью, на которую наносится облицовка; применяются также в необли-цованном виде
Наличники окон можно приклеивать на теплоизолированную облицовку фасада если она достаточно прочна, при этом необходимо следить за тем, чтобы вдоль притолоки не оставалось тепловых мостов. Перед тем как установить наличник, необходимо
выровнять поверхность и наклеить на нее стеклоткань, которая должна «отдохнуть» в течение 2-3 дней, затем с помощью смеси, которую применяют для установки теплоизолирующих плит, на нее можно наклеить наличник. С точки зрения теплотехники и отвода атмосферных осадков особого внимания требуют к себе узлы сопряжения между плоскостью стены и козырьками над ее выступающими частями, а также над лоджиями и порталами входа. Не следует забывать об установке водоотводной канавки там, где это необходимо. В верхней части внешних стен крепления должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать штормовой ветер, поскольку в ветреную, штормовую погоду самая большая сила тяги действует на поверхность вдоль краев и под углами крыши, особенно это касается плоских крыш. Для скатных крыш, открытых или вентилируемых защитных козырьков, для отливных досок на навесах лучше всего использовать L-образные профили. При отсутствии металлического профиля теплоизолирующая система верхней части здания не способна полностью соответствовать предъявляемым требованиям, кроме того, через несколько лет на досках в нижней части навеса неизбежно появляются трещины размером в несколько сантиметров.
Материалы для теплоизоляции
Для стен однооболочной конструкции, у которых теплоизоляция наклеивается с внешней стороны, можно применять только такие теплоизолирующие материалы, которые надежно приклеиваются и на которые можно нанести водостойкий или водоотталкивающий слой при помощи сетки или негниющей ткани. С точки зрения механических свойств и стоимости теплоизолирующих материалов наиболее подходящим считается полистирольный пенопласт. В то же время следует отметить, что, насколько хорош полистирол для внешней теплоизоляции, настолько он плох с точки зрения звукоизолирующей способности и противошумной защиты. Полистирольные плиты значительно ухудшают звукоизолирующие свойства внешних стен.
К числу теплотехнических преимуществ конструкции относится, например, то, что:
- благодаря теплоизоляции, установленной с внешней стороны, повышается теплоаккумулирующая способность конструкции стены, одновременно снижаются напряжение, изменение формы и растрескивание, которые вызывает тепловое смещение стены;
- улучшается способность конструкции стены пропускать испарения, конечно, лишь в том случае, если стена была построена профессионально, с соблюдением требований, о которых речь пойдет ниже.
12 11 10 9 8 2 6 7 5 4
Рис. 5.97 Соединение однообопочной усиленной системы теплоизоляции с окном
1 - капитальная стена; 2. - теплоизолирующий слой; 3. - прокладка из твердого полистироль-ного пенопласта под подоконником; 4. - окно;
5. - расширение коробки; 6. - профиль для защиты угла; 7. - замыкающий профиль; 8. - несущая облицовочная основа; 9. - тонкий слой клея; 10. - стеклоткань, 11. - верхний выравнивающий слой; 12. - высокосортная штукатурка. 13. - листовое железо; 14 - подоконник
Рис 5.98. Узлы подоконника на внешней стене а) хорошая теплоизоляция, слабая механическая защита; б) хорошая теплоизоляция с внешней доской подоконника, обеспечивающей надежную защиту; с) идеальная механическая защита, слабая теплоизоляция, не устраняющая тепловой мост; 1. - окно; 2. -внутренняя часть рамы; 3. - замыкающий профиль; 4. - теплоизоляция под оконной коробкой; 5. - прокладка из твердого полистирольного пенопласта под подоконником, 6. - капитальная стена; 7. -стеклоткань; 8. - система теплоизоляции внешней стены; 9. - высокосортная штукатурка 10. - листовое железо; 11. - подоконник; 12. - прокладка из древесины под подоконником; 13. - загиб листа подоконника; 14. - край подоконника; 15. - облицовка подоконника из синтетических материалов; 16. - профиль для защиты угла
При проектировании послойной структуры очень важно знать, каким сопротивлением диффузии испарений обладает облицовка из синтетических материалов, установленная с внешней стороны. При проектировании теплоизоляции из полистирольного пенопласта на внешней стороне необходимо учитывать степень окончательной усадки пенопласта. Окончательная усадка, степень которой зависит от типа материала, способа его обработки и установки, обычно прекращается через 3-5 лет. Можно предупредить появление трещин, образующихся из-за усадки материала
Энергосберегающий дом, в котором хороший фундамент сочетается с оптимальными внешними
стенами и крышей. Если сравнить его с подобным домом, построенным двадцать пет назад, окажется, что дополнительная внешняя теплоизоляция стен позволяет вдвое сократить количество энергии, потребляемой на обогрев
Рис. 5 99. Узел с современной коробкой для жалюзи, оснащенной теплоизоляцией, и с внешней теплоизолирующей системой
1. - полистирольная коробка для жалюзи; 2. -жалюзи; 3. - щель для шторы; 4. - штора жалюзи; 5. - окно; 6. - внутренняя смотровая щель с тепло изолированной крышкой; 7. - место крепления коробки, 8 - система теплоизоляции внешней стены с высокосортной штукатуркой 9 - стеклоткань; 10. - дилатационный профиль; 11. - клеящий слой; 12. - капитальная стена
Усадка полистирольного пенопласта составляет 0,15-0,40%, однако этот показатель можно снизить путем выдержки материала: так, например, после хранения материала в течение трех месяцев усадка составит 0,14-0,30%, через полгода-0,11-0,24%, т. е. уменьшение составит 1-2 мм на каждый метр. Степень усадки зависит также от плотности массы, с ее увеличением возрастают временная усадка и окончательная усадка, поэтому представляется нецелесообразным применять полистирольный пенопласт с плотностью более 20 кг/м3. При плотности массы 20 кг/м3 пенопласт, который не был подвергнут выдержке, даст усадку на 3,5 мм/м (0,35%). Плотность менее 15 кг/м3 не допускается по соображениям прочности.
Окончательную усадку теплоизоляции необходимо принимать во внимание наряду с тепловым смещением. Коэффициент дилатации полистирольного пенопласта составляет 0,056 мм/м. Если теплоизоляцию устанавливают в холодную погоду (например, при+3-5 °C), тогда летом дилатация будет сбалансирована в результате окончательной усадки, и, если температура стены не поднимается выше +60 °C, дефектов на ней не возникнет. Поэтому важно, чтобы поверхность была окрашена в светлые цвета (особенно это касается стен, расположенных с южной и западной сторон).
Если летом пенопласт устанавливают в жаркую погоду, тогда его сокращение суммируется с окончательной усадкой. Если при обработке внешних стен смещения, связанные с тепловым расширением и окончательной усадкой, не компенсируют друг друга, в зимний период из-за расширения швов возникают тепловые мосты, на этих участках под действием конденсации влаги облицовка слабеет, и в результате растягивающего напряжения образуются трещины.
Для сбалансирования сил усадки и концентрации следует применять жесткий клей (облицовку), под воздействием которого не происходит пластичных изменений формы, а упругость будет меняться незначительно. Устойчивость на сдвиг и прочность, на растяжение должна быть выше, чем сумма сил усадки и концентрации, приходящаяся на единицу поверхности. Напряжение усадки в пересчете на каждый сантиметр толщины полистирольного пенопласта может составлять 350 нЛм, и, если теплоизолирующая плита наклеена правильно, если она имеет достаточно прочный слой покрытия, на ней не будут появляться дефекты, связанные с окончательной усадкой; иными словами, чем толще слой пенопласта, тем более прочное закрепление и облицовочный слой потребуется для него.
Внешняя тонкая облицовка должна обладать не только малым сопротивлением диффузии пара, но и небольшим тепловым расширением. На облицовках, имеющих высокий коэффициент теплового расширения, в периоды похолодания могут появиться трещины, а в периоды потепления они легко отстают от стены, трескаются, на них появляются вздутия. Коэффициент теплового расшире
ния облицовки с синтетическими добавками равен 0,015 мм/м °C, что составляет всего лишь 1/4 часть коэффициента теплового расширения полистирольного пенопласта.
Теплоизоляция внешних стен с применением полистирольных плит (во встроенном состоянии, с соответствующим облицовочным слоем) относится к категории огнеопасное™ B-I.
Для теплоизоляции однооболочных внешних стен, помимо вышеописанного полистирольного пенопласта, можно применять следующие материалы:
- гераклит,
- гератекта,
- битумоперлит (в виде плит), -листы пористой пробки, - волокнистую минеральную вату.
Теплоизоляцию из органических материалов для систем большой толщины можно применять только в особых случаях (это связано с показателями процессов внутреннего химического распада и диффузии пара). Гераклитовые плиты приобретают все большее распространение не только как опалубочно-изолирующие и облицовочные элементы, но и как слой с повышенным теплоизолирующим свойством. Их сопротивление диффузии пара незначительно отличается от показателя полистирольной плиты, недостаток этих плит состоит в том, что для их монтажа из-за поверхностного напряжения потребуется установить больше дюбелей и понадобится более прочная сетка, на которую наносится облицовка.
Применять плиты из волокнистой минеральной ваты начали более двух десятилетий назад, после экспериментального внедрения установлено несколько миллионов квадратных метров таких плит. Разумеется, как все остальное, это тоже имеет свои преимущества и недостатки. Недостатки в первую очередь проистекают из недоверия к данному материалу и из-за отсутствия навыков его применения, кроме того, для установки плит требуется более точный проект, чтобы после закрепления не возникло напряжения, приводящего в негодность материал с волокнистой структурой.
Преимущества:
- поскольку материал относится к категории огнеопасности А, его можно применять на всех участках категории A-I;
- материал не нуждается в выдержке, его можно устанавливать сразу;
- обладает надежной стойкостью в режиме с кислотной и влажной средой;
- обладает минимальным сопротивлением диффузии пара.
Проектирование внешней теплоизоляции фасадов
В процессе проектирования фасадов здания, соответствующих требованиям усиленной теплоизоляции, необходимо определить:
- толщину теплоизоляции,
- тип теплоизолирующего материала,
- план горизонталей и поверхностную структуру применяемых материалов.
На основании всего вышеперечисленного и в соответствии с высотой здания необходимо определить, как распределяется
- наклеенная теплоизоляция, -теплоизоляция на дюбельных креплениях. В действующем в настоящее время теплотехническом стандарте предусмотрены ограничения не только для отдельных ограждающих конструкций здания (как, например, в старом стандарте для стен предписывался показатель 0,7 вт/м2К): обогреваемое пространство теперь рассматривается как единое целое, ограничения определяются на основании среднего показателя теплопроводности.
Соответственно мы уже не можем говорить только о необходимой толщине теплоизоляции на кирпичной стене, следует учитывать также теплоизолирующие свойства прочих конструкций, ограждающих обогреваемое пространство.
Согласно стандарту минимальная толщина теплоизоляции должна соответствовать требованиям, касающимся тепловосприятия и защиты субстанции. Устойчивость конструкции, качество и уровень комфортности - это вопросы договорного права, которые в крайнем случае можно урегулировать через суд. Максимальную толщину теплоизоляции можно определить, анализируя рентабельность. Цифры, приведенные в таблице 5.3, содержат ориентировочные данные по применению комплексных теплоизолирующих систем, которые устанавливаются на некоторые ограждающие конструкции здания, когда на разных стенах применяют разные теплоизолирующие материалы. Основные величины включают в себя облицовку с двух сторон - с внутренней и внешней, а варианты с теплоизоляцией - 1,5 см внутренней облицовки и внешнюю высокосортную штукатурку. По таблице видно, что даже 3-сантиметровой теплоизоляции достаточно для любой кирпичной стены, но, несмотря на это, обычно теплоизоляцию делают толще, что объясняется технологическими, финансовыми соображениями, а отчасти и соображениями удобства (более толстая стена кажется прочнее).
Закрепление теплоизоляции на фасадах
Теплоизолирующие материалы в виде плит можно закреплять на стеновой конструкции клеем или дюбелями (либо воспользоваться одновременно обоими этими способами).
При наклеивании элементы прикрепляют к стене соответствующей клеящей смесью. На теплоизолирующие плиты размером 1000/500 мм, в соответствии с рекомендациями производителей, клеящий материал можно наносить либо на середину плиты в виде горки, либо полосами, либо на всю поверхность. С точки зрения стоимости самым выгодным вариантом является тот, при котором используется минимум материала, а сточки зрения качества-тот, который дает ровную клеящую поверхность.
Рис 5100 Подготовка попистирольнои теппоизо пирующей плиты к наклеиванию: клеи наносится а) точками по углам; Ь) точками вразброс с) поло сой по краям; d) на всю поверхность
Рис. 5.101. Расчет коэффициента формы внешней стены здания
а) для здания с плоской крышей; Ь) для здания со скатной крышей если h/l > 2,0; тогда 0,4 если h/l > 2,5: тогда 0,5 если h/l > 3 0: тогда 0.6
Оптимальный способ можно выбрать с учетом нескольких моментов. При неровной поверхности стены лучше всего наносить клеящий материал точками или полосой. При ровной, плоской стене или при наличии старой облицовки лучше нанести клей на всю поверхность плиты и пройтись по ней зубчатым шпателем.
Перед нанесением клея (так же как при пробном нанесении штукатурки) рекомендуется сделать пробную наклейку по которой можно определить, сколько процентов при нимающеи поверхности будет удерживать теплоизолирующий материал при данном количестве нанесенного клея. Данные, которые указывает производитель, носят лишь ориентировочный характер, в действительности результат каждый раз будет зависеть от характера принимающей стены На поверхности стены, сложенной из сплош ного кирпича малого размера, на углубления швов приходится 20%, при использовании других блоков эта цифра составляет меньше 10%. Поскольку клеящая смесь сначала заполняет зазоры, нет никакой гарантии, что оставшийся клей будет достаточно крепко соединять друг с другом две поверхности. Поэтому накануне наклеивания швы необходимо «закрыть» (например, путем простой затирки) На зданиях, где поверхностные неровности стен можно удалить только с помощью новой облицовки, обязательно
Рис. 5.102. Дополнительное дюбельное закрепление лолистирольных изолирующих плит размером 1000/500 мм, наклеенных на внешнюю стену a)—d) количество дюбелей на 1 м2; е) достаточно закрепить клеем
придется также нанести выравнивающий слой штукатурки, а после установки теплоизоляции внешний слои останется лишь несколько откорректировать Перед нанесением поверхностного слоя;
-бетонные поверхности (например, перемычку) не менее чем за день до начала работ необходимо сбрызнуть жидким раствором;
- параллельно с процессом наклеивания для равномерного впитывания влаги и для облегчения обработки необходимо стены очистить от пыли и предварительно увлажнить.
Перед установкой теплоизолирующих плит на внешние стены необходимо произвести расчет дюбельных креплений с точки зрения ветровой нагрузки. Согласно стандартам для определения ветровой нагрузки за основу следует брать показатели поверхности стены, которая испытывает на себе силу вытяжки. Максимальная вытяжная сила ветра возникает в углах, вдоль выступов, откуда ветер способен унести воздух лишь на большой скорости. В потоке воздуха, который перемещается с большой скоро
стью, уровень давления воздуха меньше, чем под облицовкой, поэтому поток воздуха не задувается под нее, а срывает облицовку сверху силой вытяжки. Чем выше здание, тем сильнее оно подвержено негативному воздействию потоков воздуха и ураганных ветров. На здании, «одетом» в оболочку из элементов, эти нагрузки складываются из:
- нагрузки с лобовым давлением ветра (W), - фактора формы (к),
- коэффициента безопасности (с)
При расчете нагрузки с лобовым давлением ветра (W) большую роль играет фактор формы здания с той стороны, на которую оказывается втягивающее воздействие (оно зависит также от ширины и высоты фасада). Чем выше и уже внешняя стена, тем больше поверхность, на которую оказывается втягивающее действие. Необходимо провести контрольный расчет для всех сторон здания (рис. 5.101), поскольку очень трудно уследить за изменяющейся турбулентностью ветра
Лобовое давление ветра
Высота Лобовое давление
здания ветра,
h(m) W (kl\l/m2)
30 1,0
25 0,94
20 0,87
15 0,80
10 0,70
5 0,56
2 0,42
Так например по формуле k х с х W при ширине фасада в 14 м и высоте 30 м в самой верхней 3-метровой полосе сила всасывания, действующая на стену (т. е. поверхностный предел сцепления), будет составлять
0,4x1,2x1,00 = 0,48 кн/м2.
При проектировании дюбельного крепления необходимо учитывать следующее (рис 5102-5103) В зависимости от высоты здания дюбельное крепление теплоизоля ции все чаще выдвигается на первый план; согласно схеме до высоты в 3,0 м можно не использовать дюбельное крепление, а выше этого уровня оно чаще всего становится просто необходимым (рис. 5.104).
Располагая основной информацией по наклеиванию и дюбелированию, необходимо в зависимости от конструкций здания определить материал дюбеля, его длину и размер шайбы. Разумеется, небезразлично в каком материале мы будем сверлить отвер стие и размещать дюбель. Дюбели с шайбами изготавливают из высокопрочного пластика а шурупы делают из твердого пластика или из нержавеющей стали. Поверх шайбы с расчет ной прочностью на разрыв иногда устанавливают дополнительный диск, это происходит:
- если применяется тонкий полистироль-ный лист, т. к. при этом шайба небольшого размера может разорваться, особенно на высоких этажах здания;
-при использовании волокнистых тепло изолирующих плит
Рис. 5 103 Закрепление теплового щита на внешней стене с помощью клея и определенного количества дюбелей на 1 м2. Если материал закрепляется только дюбелями, к каждой цифре следует добавить 6 шт на 1 м2, но при этом первоначальное количество должно быть не меньше 10 шт./м2
Установка теплоизоляции
Разные виды применяемой технологии, по сути дела, похожи друг на друга: цели и основные материалы в большинстве случаев одни и те же различия состоят лишь в применяемых клеящих материалах и в составе поверхностных материалов.
При составлении проекта необходимо определить толщину теплоизоляции, ее материал, способ крепления выбрать текстуру поверхности и ее цвет.
При технической подготовке в случае необходимости следует получить разрешение на строительные работы. После закупки материалов приступают к установке лесов, подготовке рабочих территорий и т. д., затем наносят основной и теплоизолирующий слой. После этого устанавливают покрытие или окрашивают поверхность, устанавливают детали из кровельного железа и т. д.
Традиционные виды внешней теплоизоляции
Под традиционной технологией мы подразумеваем решения при которых не применяются несущие или крепежные профили. Последовательность выполнения работ:
- установка лесов вокруг здания,
- очистка поверхности стен от пыли,
- подготовка материалов,
- установка временной опорной планки по нижней линии (краю),
Рис. 5.104 Наклеивание попистиропьной тепло изоляции на внешние стены при различной высоте здании
- наклейка нижней полосы которая закрепляет, защищает край, при этом ширина клеящего слоя должна быть не менее 10 см, а ширина полосы складывается из ширины клеящего слоя + толщины теплоизоляции +10 см,
- пробная наклейка теплоизолирующей плиты,
- окончательная наклейка теплоизолирующего слоя (при этом для предупреждения возникновения теплового моста необходимо следить, чтобы на стыкующиеся поверхности не попадала клеящая смесь),
- через день-два после наклеивания выступающие части клея удаляются зашкуриванием вручную или специальным рубанком
ВНЕШНЯЯ СТЕНА
материал толщина в см показатель к*вт/(м2К)
Сплошной кирпич небольшого размера 25 1,75
Сплошной кирпич небольшого размера 38 1,35
Кирпич 2-го размера с небольшим кол вом отверстий 25 1.57
Кирпич 2-го размера с небольшим кол-вом отверстий 38 1,20
Кирпич 2-го размера с большим кол вом отверстий 25 1,28
Кирпич 2-го размера с большим кол вом отверстий 38 0,95
Блок В 30 для ручной кладки 30 1,39
Блок В 29 для ручной кладки 29 1,39
Блок В 25 для ручной кладки 25 1 14
Блок UNIFORM 13/10 для ручной кладки 30 1,09
Блок UNIFORM 14/19 для ручной кладки 30 0,94
Кладочный блок POROTON PF 30 30 0,82
POROTON PF 45/19, PF 45/29 30 0,88
Кладочный блок RABA 25 0,97
Большой блок из доменного шлака 29 1,30
Железобетонная стена 15 2,87
Блок из туфа ТВ 25 25 1,37
Блок из туфа ТВ 35 30 1,17
к": для стены, облицованной с двух сторон
Таблица 5 3 Теплотехнические показатели для теплоизоляции фасадов - для плит устанавливаемых на различных несущих стенах при данной толщине теплоизолирующих плит
- сверление отверстий для дюбелей, затем для улучшения схватывания отверстия очищаются от пыли с помощью тонкой пластиковой трубочки или ручного насоса,
- установка дюбелей
- наклейка начальной (нижней) полосы стеклоткани на цоколь,
- нанесение подстилающей массы при помощи шпателя из нержавеющей стали, толщина слоя 2-4 мм (необходимо обращать внимание на то, какую толщину слоя того или иного материала рекомендуют производители либо какую толщину они проверяли - это должно быть главным критерием),
- установка стеклоткани, т. е ее заделка.
УЛУЧШЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОНСТРУКЦИИ СТЕНЫ С ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙ Коэффициент теплопроводности - к, величины вт/(м2К) в зависимости от толщины теплоизолирующего материала (dsz) по сравнению с первоначальной стеной без теплоизоляции, Д, %
dsz_ 3 см dsz_ 4 см dsz_ 5 см dsz_ 6 см dsz_ 7 см dsz_ 8 см dsz ~ 9 см dsz_ 10 см
^sz Д, % ^sz Д, % ^sz Д, % ^sz Д, % ^sz Д, % ^sz Д, % ^sz Д, % ^sz Д, %
0,77 56 0,65 63 0,56 68 0,49 72 0,44 75 0,40 77 0,36 70 0,33 81
0,68 49 0,58 57 0,50 63 0,45 66 0,41 69 0,37 72 0,34 76 0,31 77
0,73 53 0,62 60 0,54 65 0,48 69 0,43 72 0,39 75 0,35 77 0,32 79
0,64 46 0,55 54 0,49 59 0,44 63 0,39 57 0,36 70 0,33 72 0,30 74
0,66 48 0,57 55 0,50 61 0,45 65 0,40 68 0,37 71 0,34 73 0,31 75
0,56 41 0,49 48 0,44 53 0,40 58 0,36 61 0,33 65 0,31 64 0,29 69
0,69 50 0,59 57 0,52 63 0,46 67 0,41 70 0,37 73 0,34 75 0,32 77
0,68 49 0,58 57 0,651 62 0,45 67 0,41 70 0,37 73 0,34 75 0,32 77
0,62 45 0,54 52 0,48 58 0,43 62 0,39 66 0,35 69 0,33 71 0,30 73
0,61 44 0,53 51 0,47 57 0,42 61 0,38 65 0,35 6 80,32 70 0,30 72
0,56 41 0,49 48 0,44 53 0,40 58 0,36 61 0,33 665 0,31 67 0,79 69
0,51 37 0,46 44 0,41 50 0,37 54 0,34 58 0,32 61 0,29 64 0,27 66
0,54 39 0,47 46 0,42 51 0,38 56 0,35 60 0,32 63 0,30 65 0,28 68
0,57 41 0,50 48 0,44 54 0,40 58 0,38 61 0,34 65 0,31 68 0,29 70
0,67 48 0,57 56 0,50 61 0,45 65 0,40 69 0,37 71 0,34 74 0,31 76
0,92 67 0,76 73 0,64 77 0,55 80 0,49 83 0,43 85 0,39 86 0,36 87
0,68 49 0,58 57 0,51 62 0,45 67 0,41 70 0,37 73 0,34 75 0,32 77
0,63 46 0,55 53 0,48 58 0,43 63 0,39 66 0,36 69 0,33 72 0,30 74
Стеклоткань всегда следует наносить на заделочную массу в направлении сверху вниз, чтобы проступающую сквозь ткань массу можно было разравнивать, поскольку, если этого не делать, стена будет промерзать. Заделочная масса применяется лишь для выравнивания поверхности, а на пятна она должна ложиться по возможности в минимальных количествах. В местах соединения листов стеклоткани ширина накида должна составлять не менее 10 см. Раскладку рекомендуется начинать с угла, где загиб укрепляет защиту края и сдерживает напряжение, образующееся в теплоизолирующем материале. Вообще же достаточно будет просто заранее наклеить в углу закрепляющую полосу с минимальной шириной 20 см. Ширина закрепляющей полосы должна быть в четыре раза больше толщины теплоизолирующего слоя.
В местах, на которые из-за т. н. «эффекта велосипеда» приходятся максимальные нагрузки (например, рядом с тротуаром, в подвесных переходах), можно внизу наклеить целую полосу в поперечном направлении.
Технологическая последовательность современной теплоизоляции фасадов
Под современной теплоизоляцией подразумеваются специальные металлические
профили, встроенные в теплоизолирующую систему, в остальном технологическая система остается неизменной, в нее входят:
-закрепление нижнего несущего профиля гвоздями и клеем,
- наклеивание теплоизолирующих плит,
- установка промежуточных дилатационных элементов,
- установка замыкающих или защитных профилей,
- герметизация верхней части теплоизоляции путем кройки,
- проведение поверхностной коррекции (шлифовка),
- установка дюбелей (предварительное просверливание отверстий, закрепление),
- наклейка профилей, защищающих края,
- нанесения подстилающей массы для облицовки,
- установка стеклоткани с применением жидкого цементного раствора,
-дополнительное выравнивание с применением жидкого цементного раствора,
- нанесение высокосортной штукатурки.
Подготовка поверхности принимающей стены
Для того чтобы наклеивание и закрепление дюбелями имело соответствующее качество,
стена, на которой устанавливают теплоизолирующую систему, должна соответствовать определенным требованиям.
- Если это необлицованная стена, она должна быть ровной и сухой.
- При старых стенах необходимо проверить гидроизоляцию, которая защищает их от грунтовой влаги; в случае необходимости сделать дополнительную изоляцию, выбрав наиболее подходящий вид. Если применяется химический способ изоляции, понадобится довольно много времени для просушки стены перед установкой теплоизоляции. При установке изоляции на готовые стены, где происходит непрерывный процесс испарения влаги, нужно помнить, что на такую поверхность нельзя устанавливать комплексную теплоизолирующую систему без воздушного канала.
- При наклейке на старую штукатурку необходимо за 1-2 недели до установки изолирующих материалов откорректировать рыхлую поверхность грубым грунтовочным раствором. Если поверхность корректирующих «заплат» на той или иной сплошной поверхности не превышает 0,10 м2, а по отношению ко всей поверхности стены их общая площадь составляет не более 10%, грубый грунтовочный раствор (максимальная толщина грунтовки -2 см) можно нанести даже накануне наклейки.
Рис. 5.105. Установка стеклоткани
А - с накидом; В - укрепление угла; С - закрепление угла с загибом стеклоткани
Рис. 5.106. Укрепление углов окна стеклотканью
Подготовка теплоизоляции
Качественные, сертифицированные теплоизолирующие плиты для внешних стен лучше приобретать у производителя, который специализируется на их изготовлении. Покупать лучше такие полистирольные теплоизолирующие материалы, с момента производства которых прошло не менее 3 месяцев: чем дольше материал «отдыхал», тем лучше.
Подготовленная для наклейки плита должна быть абсолютно чистой и сухой. Размер плиты не должен превышать 0,5 м2, особенно при толщине более 3 см. Плиты толщиной менее 3 см не позволяют создать рентабельную теплоизолирующую систему, в этом случае целесообразнее покрыть стену теплоизолирующей штукатуркой.
Другой, менее распространенный вариант - панели из минеральной ваты, которые представляют собой волокнистый теплоизолирующий элемент из водоотталкивающей минеральной ваты. Элементы закрепляются на принимающей стене с помощью клея и дюбелей.
Подготовка и нанесение клеящих материалов
Клеящую массу делают из порошков, которые поставляются различными производителями в расфасованном виде, затем на месте их разводят водой. При определении количества смеси следует исходить из того, что приготовленная масса должна быть использована летом в течение 1—2, зимой -в течение 2-3 часов.
Клеящую пасту TERRAFIX замешивают также на месте с добавлением силикатного цемента 350 в пропорции 1:1. Время использования массы зависит от температуры воздуха, но в любом случае оно не должно превышать 3 часов. Клеящую массу замешивают вручную в специальной емкости для приготовления растворов или при помощи миксера в пластиковом ведре. Готовому материалу дают «отдохнуть» не менее 5 минут, затем перемешивают вторично, после чего массу уже можно использовать. Клеящий раствор нельзя наносить на стену, он наносится только на теплоизолирующие плиты!
Теплоизолирующие плиты следует наклеивать так, чтобы площадь поверхностного сцепления составляла 60-90%. На панельных зданиях площадь сцепления может составлять 80-90%, а на кирпичных стенах - 80%. Поверхность, покрытая клеящим материалом, является довольно хорошим паробарьером, поэтому на кирпичной стене ее площадь должна составлять не менее 20% свободной поверхности, а на железобетонной - не менее 10%. Клеящая масса не должна попадать за края, где стыкуются теплоизолирующие плиты!
Клеящий материал можно наносить при любой температуре выше + 5 °C, а зимой теплоизолирующие плиты можно наклеивать только на отапливаемое здание, на стены, которые ограждают отапливаемые помещения. После того как изготовлена внешняя теплоизоляция здания, изменяется положение температурной границы ± 0,00 °C. Пока на стену не нанесена теплоизоляция, эта граница приходится на внутреннюю сторону капитальной стены, а с момента ее установ-
ки она перемещается на теплоизолирующий слой либо передвигается ближе к нему. Если дневная температура составляет + 5 °C, на внешнюю стену обогреваемого помещения при ночном похолодании в зимний период до - 3 °C можно устанавливать теплоизоляцию толщиной 3 см, а при - 5 °C - толщиной 5-10 см.
Наклеивание теплоизолирующих плит
Наклеивание производится в направлении снизу вверх в виде вязаной кладки, когда плиты смещены по отношению друг к другу. Через 1-2 дня. когда клей засохнет, можно приступать к шлифовке и закреплению дюбельными гвоздями (если применяются полистирольные плиты). Через две недели, если еще не нанесен поверхностный слой, шлифовку можно повторить. Шлифовку поверхности целесообразно планировать исходя из времени наклеивания и нанесения выравнивающего слоя.
Не следует наклеивать плиты на стены при сильном ветре. Необходимо следить за тем, чтобы сильный ветер не наносил ущерба зданиям средней высоты и высоткам.
Закрепление
Закрепление обычно осуществляют специальными дюбельными гвоздями. Дюбели подбирают по длине и размеру шайбы, а также по материалу, из которого они изготовлены - металл или пластик. Пластиковые гвозди можно применять до высоты 20 м, выше крепление можно осуществлять только металлическими гвоздями. На т. н. подвесной полосе, прежде всего над окнами, на высоте между 8,0 и 20,0 м рекомендуется применять металлические крепления. Это объясняется, с одной стороны, тем, что металлические гвозди более стойки к эффекту всасывания, который вызывает действие ветра, с другой стороны, тем, что металл лучше выдерживает напряжение, возникающее в случае пожара.
Рис. 5.107. Установка теплоизолирующих плит на принимающей стене
а) наклеивание; Ь) закрепление дюбельными гвоздями с шайбой посредине поля или по краям
Рис. 5.108. Закрепление лолистирольной плиты пластиковым гвоздем
Ь)
Рис. 5.109. Пластиковый дюбельный гвоздь + шайба для закрепления волокнистых теплоизолирующих материалов
Наряду с преимуществами, описанными выше, недостаток металлических дюбелей состоит в том, что они приводят к возникновению тепловых мостов. При этом на фасаде площадью 150 м2 с 500 шт. гвоздей это может привести к такому тепловому движению итеп-лопотерям, которые в отопительный сезон в среднем будут равняться количеству энергии, потребляемой за 4-6 дней. Дюбельные гвозди независимо от глубины просверленного канала следует забивать в полистирольные плиты так, чтобы максимальное сжатие под шайбой составляло 5-7%, а на волокнистой теплоизоляции - макс. 15-20%. Более высокое сжатие опасно, поскольку «пробоина» под шайбой ухудшает качество совместной обработки материалов, а сила растяжения, которую передает корпус гвоздя, может привести к разрыву (рис. 5.105-1.116).
Рис. 5.111. Пластиковый полипропиленовый гвоздь с нарезкой и упругое приспособление для забивания креплений
Рис. 5.112. Соединение стены из полого кирпича с теплоизолирующей плитой при помощи пластикового гвоздя с нарезкой
Рис. 5.113. Установка полипропиленового гвоздя с нарезкой
а) сверление канала; Ь) дюбельный гвоздь + упругое приспособления для забивания; с) установка путем забивания; 1. - теплоизолирующий слой; 2. - принимающая стена; 3. - сверло; 4. - гвоздь;
5. - упругое приспособления для забивания
Рис. 5.110. Пластиковый дюбельный гвоздь с ' крылышками для закрепления волокнистых теплоизолирующих материалов
Рис. 5.114 Рабочие фазы установки дюбельных гвоздей
а) сверление канала Ь) установка основного дюбе ля; с) установка дюбельного гвоздя с крылышками; 1. - теплоизоляция; 2. - принимающая стена; 3. - дюбельный гвоздь; 4. - гвоздь с крылышками
Рис. 5.116. Пластиковый дюбельный гвоздь с прижимными краями
а) для обычной пенопластовой плиты; Ь) с шайбой, для волокнистого теплоизолирующего материала (размеры в мм)
Тил S В L
IDP 0/2 0-20 50 50
2/4 20-40 50 70
5/6 50-60 50 90
7/8 70-80 50 110
9/10 90-100 50
130
11/12 110-120 50
150
Рис. 5.115 Дюбельный гвоздь с крылышками для волокнистого теплоизолирующего материала (размеры в мм)
Тил S В L
IN 3/4 30-40 50 69
5/6 50-60 50 89
7/8 70-80 50
109
9/10 90-100 50
11/12 110-120 50
149
Нанесение стеклоткани и поверхностного слоя (глетт)
Через день после установки слоя теплоизо ляции, которая была наклеена и закреплена гвоздями, можно вручную или механическим путем нанести поверхностный выравнивающий слой (глетт), а затем увеличить его толщину до необходимых 2-8 мм.
Исходные материалы поступают в прода жу в основном в виде сухих смесей, однако существуют также пасты и клеящие смеси; первые можно наносить тонким слоем в 2-4 мм, а клеящие растворы - слоем толщиной 6-8 мм. Вещества подготавливают и замешивают так, как описывалось в разделе о подготовке к наклейке. При нанесении вещества главным критерием является равномерность слоя и возможность укладки стеклоткани Для нанесения грунтового слоя лучше всего воспользоваться стальным нержавеющим шпателем с зубцами 10/10 который позволяет подготовить идеальную поверхность для укладки стеклоткани. После того как поверхность несколько дней «отдохнет», можно приступать к нанесению на поверхность
грунтовочного слоя который играет роль сцепляющего слоя (рис. 5117)
Подготовка сцепляющего слоя из грунтовки
Окончательно выровненной поверхности дают «отдохнуть» 7-10 дней и после окончательной обработки накануне нанесения высококачественной штукатурки для лучшего схватывания на нее кистью или валиком можно нанести грунтовку.
Грунтовки от разных производителей, поступающие сегодня в продажу, имеют каждая свои предписания по употреблению Целесообразно соблюдать данные производителями предписания как относительно нанесения вещества, так и в том, что касается его рецептуры и т. д. Для подготовки надежной поверхности обычно бывает достаточно 0,1-0,2 кг/м2 грунтовки.
Нанесения тонкого слоя высокосортной штукатурки
Вещества для тонкой высокосортной штукатурки, поставляемые разными производителями, поступают в продажу
- в мешках - в виде сухих смесей,
- в ведрах - в виде пластичной массы, полностью готовой к употреблению
Из расфасованной в мешки сухой смеси заводского изготовления на месте с помощью растворомешалки или вручную замешивают такое количество которое необходимо для облицовки одной из стен здания или участка стены. Замешанному веществу дают постоять 20-30 минут, затем перемешивают еще раз, разбавив до необходимой консистенции.
Готовый материал, разлитый в ведра, необходимо еще раз перемешать миксером непосредственно перед употреблением. В продажу поступают готовые высокосортные штукатурки как для отшлифованных, так и для проскобленных поверхностей, выбор штукатурок зависит от зернистости вещества Готовые штукатурки содержат также красители. У отдельных производителей количество оттенков штукатурок, получаемых в результате комбинации основных цветов достигает почти 2000.
Замешанную согласно предписаниям производителя массу соответствующей консистенции можно наносить нержавеющим стальным шпателем на облицовочный слой штукатурки, которая должна предварительно «отдохнуть» в течение 1-2 недель, затем путем шлифовки поверхности можно придать желаемую структуру
Для получения ровной поверхности следует наносить штукатурку в направлении слева направо и снизу вверх. Толщина слоя должна равняться размеру самых больших крупинок смеси.
ют
Рис. 5.118 Различные виды эластичных заполнений дилатационных щелей здания на стене с усиленной теплоизоляцией
а) щель, заполненная пластичной массой для швов; Ь) щель с эластичным уплотнителем с внешний стороны; с) щель с установкой дилатационного профиля; d) заполнение щели монтажной пеной на месте; 1. - стена здания; 2. - дилатационная щель; 3. - дилатационная щель с полистирольной плитой; 4 .- эластичная резиновая губкообразная полоска; 5. - дилатационный профиль; 6. - жесткая порановая пена; /.-теплоизолирующая плита; 8. - масса для заполнения швов _
Рис. 5.119. Дилатационная щель и послойная структура теплоизоляции фасада
а) прямая; Ь) с угловым поворотом на стыке зданий; 1. - капитальная стена; 2. - дилатационная щель; 3. - дилатационный профиль; 4. - стеклоткань; 5. - теплоизолирующий слой; 6. - тонкий слой высокосортной штукатурки; 7. - клеящая поверхность
Рис. 5.117. Установка теплоизоляции с дополнительными металлическими профильными элементами для защиты краев, с закреплением дюбельными гвоздями. Последовательность работ:
1. - установка профиля на цоколе; 2. - подготовка теплоизоляции; 3. - наклеивание углового профиля; 4. - приклеивание углового профиля как оконного обрамления; 5. - подготовка подоконника
Рис. 5.120. Дилатационные профили
а) для закрепления гвоздями; Ь) перфорированный, для наклеивания; с) для наклеивания, со стеклотканью, нанесенной в заводских условиях
7 4 2 1
Систему теплоизоляции на фасадных стенах можно устанавливать только в сухую погоду, при температуре выше + 5 °C. В ветреную погоду не рекомендуется делать затирку, поскольку процесс высыхания будет проходить неравномерно. Каждый нанесенный слой требуется дополнительно обрабатывать не менее одной недели - его необходимо увлажнять путем сбрызгивания (рис. 5.118-5.120)
7 8 3 1
7 1 3 4 2 5 6
Сухой способ закрепления теплоизолирующей системы
Данная система предпочтительна при теплоизоляции зданий, на которых приклеивание материалов к поверхности не обеспечивает необходимой надежности, например, на старых зданиях с рыхлой облицовкой, а также на высотных жилых и общественных зданиях из железобетонных элементов.
Рис. 5.122. Теплоизоляция из пористого пробкового листа на фасадной стене
а) вид в разрезе; Ь) вид спереди; крепления с крылышками; с) с дополнительными дюбельными креплениями
Рис. 5.123. Варианты установки теплоизолирующих плит сухим способом крепления, при помощи элементов с крылышками
Элементы прикрепляют к поперечным планкам, установленным на стене здания с помощью дюбельных креплений. В вертикальные бороздки теплоизолирующих элементов устанавливают крестообразные распорки так, чтобы их верхнее и нижнее окончание соединялось с профилем Т-образных горизонтальных планок (рис. 5.121).
Технология установки полистирольных плит отличается от установки плит из минеральной ваты (HERAKLITH и HERATEKTA) и других многочисленных видов фасадных теплоизолирующих систем тем, что:
- полистирольные плиты можно закреплять только сухим способом, т. е. дюбельными креплениями;
- вместо стеклоткани в слой штукатурки укладывается оцинкованная стальная сетка-рабица. Облицовочный слой не нуждается в «отдыхе», его обработку производят так, как это позволяет ряд технологических операций;
- для слоя высокосортной штукатурки можно выбрать любой из вариантов сухого (традиционного) или современного (готового), отпускающегося в ведрах материала (рис. 5.122-5.125).
Для установки пробкового листа потребуются специальные крепежные элементы и дюбели, в остальном все делается так же, как в предыдущем варианте с плитами из минеральной ваты.
Рис. 5.124. Крепежный элемент с крылышками для удерживания плиты из пробкового дерева
Рис. 5.125. Установка теплоизолирующей плиты из минеральной ваты/волокнистой на фасаде А - установка нижнего, начального профиля; В -закрепление теплоизолирующих плит дюбельными гвоздями; С - тонкий грунтовочный слой (сцепляющий и гидроизолирующий); D - нанесение более толстого, выравнивающего облицовочного слоя; Е - закрепление стеклоткани в нижнем поверхностном слое жидкого раствора; F - высокосортный поверхностный слой штукатурки в готовом виде
Теплоизолирующий грунтовочный слой
Теплоизолирующий грунтовочный слой-это грунтовочная облицовка стен старых и новых зданий, которая одновременно выполняет функции дополнительной теплоизоляции. Ее можно наносить на поверхность любых стен (кирпичных, бетонных, газобетонных и т. д.), которые способны надежно удерживать традиционную грунтовочную облицовку. Однако предварительно на их поверхность необходимо нанести тонкий слой жидкого раствора и дать ей «отдохнуть» не менее одного дня.
В старом здании необходимо будет удалить недостаточно прочную старую штукатурку, очистить швы между кирпичами. Если на стене имеются высолы, их необходимо удалить, затем нейтрализовать поверхность веществом, соответствующим химическому составу высола, после чего тщательно промыть стену чистой водой.
6 2 9 4 5 10 11 12 13
Рис. 5.126. Сравнительная оценка слоев, улучшающих теплоизоляцию фасада, вариант с применением дополнительного оконного профиля
а) на облицованной поверхности: Ь) на дополнительном теплоизолирующем грунтовочном слое; с) на теплоизоляции из полистирольной плиты; 1. - окно; 2. - принимающая стена; 3. - порано-вый пенопласт; 4. - элемент фасадной стены; 5. - слой клея; 6. - облицовка коробки окна; 7. - выравнивающий облицовочный слой; 8. -теплоизолирующий грунтовочный слой; 9. -полистирольная облицовка коробки окна; 10. -слой из теплозащитной плиты; 11. - стеклоткань; 12. - выравнивающий слой (глетт); 13. - высокосортная штукатурка
Подготовить раствор, замешивая его вручную в течение 5-10 минут либо в растворомешалке в течение 3-5 минут - в зависимости от нужного количества. Количество добавляемой воды и консистенция раствора зависят от многих факторов (от погоды, от впитывающей способности стены, от качества поверхности, которую предстоит облицевать, и т д.), поэтому для определения необходимого количества воды перед началом работы следует провести пробную облицовку. Соответствующая консистенция раствора - очень важный вопрос, ведь если воды в растворе больше, чем способно впитать в себя основание, раствор стечет со стены. Если воды в нем мало или впитывающая способность кладки слишком высока из за того, что предварительно ее недостаточно увлажнили, свеженанесенная облицовка либо отвалится, либо «обгорит».
Большое преимущество теплоизолирующей облицовки состоит в том что она, как и традиционная штукатурка, одновременно выполняет также функцию нижнего слоя в системе облицовочного покрытия Теплоизолирующую облицовку можно наносить традиционным способом (с помощью мастерка, лопатки), когда раствор набрасывают на стену резким движением чтобы под облицовкой не оставался воздух. Толщина одного слоя на стене должна составлять 3 см, допустимая толщина на потолке -1 см. Если по теплотехническим расчетам теплоизолирующий слой должен быть толще, тогда следующий слой можно наносить только после схватывания предыдущего (для проверки схватывания нужно нажать пальцем на облицовку)
На внутреннюю сторону ограждающих конструкций теплоизолирующий слой можно наносить только после расчета пародиффу-зии, с учетом его результатов Если согласно расчетам теплоизолирующий слой можно наносить до нанесения краски или наклеивания обоев, необходимо покрыть поверхность внутренним выравнивающим раствором. На ограждающих конструкциях теплоизолирующая штукатурка наносится либо только изнутри, либо только снаружи.
Теплоизолирующий материал можно сделать из смеси, приготовленной на месте, либо из готовой смеси заводского изготовления. Производители изготавливают смеси по собственной рецептуре, их состав зависит также от добавок, которые используются на месте, и от вяжущего материала. Теплоизолирующий материал, который замешивается на месте, включает в себя крупнозернистый перлит или полистирольные гранулы, цемент и известь в соответствующих пропорциях
При расчете теплотехнических показателей теплоизолирующих грунтовок следует руководствоваться данными таблицы 5.3 применяя убывающий множитель. Убывающий множитель будет равен:
а) при использовании полистирольного гранулата, когда теплоизолирующие добавки составляют
50%-0,6
40% - 0 5
(множители - это показатели, которые изменяются в направлении + в зависимости от рецептуры смеси);
Ь) при использовании перлита, доля которого составляет 50%, множитель равняется 0.5.
Применение множителя определяется по разнице между толщиной принимающей стены и толщиной нанесенного на нее слоя. Так, например, если на стену старого дома, построенную из сплошного 38-го кирпича, мы хотим нанести теплоизолирующую перлитную смесь слоем 4 см, тогда показатель к 1 35-0.58 = 0,77 х 0,5 = 0,38, этот показатель складываем с 0,58; к = 0,96 вт/(м2К). Таким образом, можно однозначно констатировать, что результат не достигает показателя основного теплотехнического норматива, значит, необходимо обязательно сделать теплоизоляцию из полистирольных плит.
Существенным моментом является толщина слоя теплоизолирующего раствора, она составляет
- для старой стены (с грунтовкой
в хорошем состоянии) макс 3 см - для новой кирпичной стены макс 4 см - для стены, укрепленной
сеткой рабицей макс. 6 см.
Эту толщину можно увеличить, если применяется сетка или если на стене закрепляют сварную решетку с сеткой, однако при этом необходимо оценить пародиффузионную способность стены и проверить, не создаст ли стальная сетка проблем, связанных с тепловым мостом (рис. 5.126).
Коэффициент теплопроводности у них будет равен: X = 0,09-0,14.
Системы двухоболочных внешних стен
Система двухоболочных внешних стен - это, в сущности двойная стена, где внутренняя капитальная стена, как правило, является несущей, а снаружи располагается стена-оболочка. Их воздействие друг на друга с конструктивной точки зрения довольно значительно поскольку внутренняя стена или ее каркас, а иногда пояс перекрытия принимают на себя все нагрузки соединенной с ними стены-оболочки.
К числу источников сопутствующих нагрузок можно отнести:
- внешнюю теплоизоляцию,
- соединительный каркас
- нагрузки от стены-оболочки,
- нагрузки, приходящиеся на стену-оболочку, в том числе и метеорологические (рис. 5.127-5.133)
Внешняя теплоизоляция с воздушным зазором
Между теплоизолирующим слоем, закрепленным на несущем слое, и облицовкой фасада располагается вентилируемый воздушный зазор
Рис. 5.127 Двойная или двухоболочная стена с вентилируемым воздушным зазором служит основанием для конструкции удерживающей облицовку, на которой не образуются трещины
Рис 5.128. В качестве дополнительной теплоизо ляции с наружной стороны фасада возводится вторая кирпичная стена. Два слоя стен вместе обеспечивают теплоизоляцию здания. Фазы рабочего процесса
Облицовочная система с вентилируемым задним зазором и расположенная позади него теплоизоляция играют положительную роль с энергетической и защитной точки зрения, поскольку толщина устанавливаемой теплоизоляции при этом не ограничивается, необходимо лишь выбрать соответствующую конструкцию каркаса стены оболочки; конструкция дает возможность в зимнее время отводить диффундирующие испарения через вентилируемый задний воздушный зазор, а вентилируемый воздушный зазор, расположенный за внешней оболочкой, обеспечивает эффективную защиту от летних тепловых нагрузок. Это дает особые преимущества при высоких нагрузках на помещение, связанных с влажностью, и нагрузках которые испытывает стена от испарений.
Поток воздуха в вентилируемом воздушном зазоре можно считать удовлетворительным в том случае, если толщина воздушного слоя в среднем будет составлять 4 см, входное и выходное вентиляционные отверстия окажутся достаточно велики и будут иметь малое сопро тивление потоку воздуха (рис 5.134-5135)
Данную систему можно целенаправленно использовать в том случае, если здание имеет плоские, не разделенные на секции стены а также если при дополнительной установке теплоизоляции нет необходимости или нежелательно сохранять разделение стен на секции. Такие системы стен, разумеется также дают возможность для некоторого разделения плоскости стен, но первостепенным архитектурным инструментом является структура поверхности, ее материал и цвет Сюда же можно отнести и стены с внешней кирпичной облицовкой, оснащенные вентилируемым воздушным зазором и теплоизоляцией с внешней стороны (рис 5.136-5.139)
Рис. 5.131. Двухоболочная внешняя облицовочная стена с деревянным несущим каркасом, с дополнительной теплоизоляцией и слоем высокосортной внешней штукатурки
Рис. 5.132. Двухоболочная фасадная стена с дополнительной теплоизоляцией и облицовкой из малых (чешуйчатых) элементов
Рис. 5.129. Двухоболочная ограждающая стена с дополнительной теплоизоляцией, вентилирующим слоем и с самонесущим облицовочным слоем, закрепленным на внешнем каркасе
1. - переставной крепежный элемент; 2. - волокнистый теплоизолирующий материал; 3. - деревянный каркас; 4. - бетониповая плита; 5. - клеящий раствор + стеклоткань; 6. - тонкий слой высокосортной штукатурки
Рис. 5.130. Двухоболочная ограждающая стена с дополнительной теплоизоляцией и с вентилирующим воздушным зазором, с внешним бетонным или сборным облицовочным слоем
5.133. Легкая облицовка из крупных элементов на комбинированном деревянном/стальном каркасе, с дополнительным теплоизолирующим слоем
2
3,00
Рис. 5.136. Регулируемые в трех направлениях металлические консоли для установки тяжелой облицовки
Рельсовый профиль: 1. - для кирпичной стены;
2.-для каменной облицовки; З.-для крупных элементов; 4. - для облицовки из керамических плит
3
5~Ь=
Рис. 5.134. Двухоболочная внешняя стена с вентилирующим слоем, с горизонтальным деревянным каркасом, деревянной облицовкой и дополнительной теплоизоляцией
3
4
7
6
Рис. 5.135. Теплоизоляция фасада здания с вентиляционным воздушным зазором, с внешней облицовкой из горизонтально установленного пластикового сайдинга, который закрепляется металлическими скобками
Рис. 5137 Облицовка фасада с вентиляционным воздушным зазором, с дополнительной теплоизоляцией, установленная на капитальной стене
1. - принимающая стена; 2. - калиброванная (волокнистая) теплоизоляция; 3. - вентилируемый воздушный зазор; 4. - стена-оболочка в полкирпича; 5. - оцинкованный болт; 6. - опорная консоль (макс, через каждые 3 м); 7. - болт установки уровня
3 00
3,00
Рис. 5.138. Консольное закрепление кирпичной облицовки, макс через каждые 6 м
1. - многоэтажный дом 2. - стена-оболочка (про екция вида в разрезе) 3 - кривая нагрузки от собственного веса 4 - кривая силы тяги ветра (полученная путем вычитания контрнагрузок от собственного веса из ветровой нагрузки)
Рис. 5.141. Элементы опорных анкеров, предотвращающие обвал облицовочной кирпичной стены: с дюбелем и анкером с нарезкой - для забивания в просверленное отверстие; со скобой, которая закладывается в кирпичную кладку
Рис. 5.140. Ассортимент нижних и промежуточных опорных консолей для кирпичной облицовочной стены
1-11. - нижние и промежуточные одноточечные консоли; 12-15. - нижние и промежуточные непрерывные консоли для установки вдоль линии; 16. - анкерный рельс, который бетонируется в стену W
Рис. 5.139. Облицовочная стена коттеджа, опирающаяся на консоли, имеющая структуру кирпича-сырца, воздушный зазор и дополнительную теплоизоляцию. Опорные консоли закреплены анкерами в бетонном цоколе и в поясе перекрытия
Теплоизоляция, установленная с внешней стороны, значительно смягчает действие теплового моста. С точки зрения теплопо-терь, возникающих вдоль периметра окон, очень хорошо, если окно соприкасается с плоскостью теплоизоляции. Если такой возможности нет, теплоизоляцию следует подогнуть, чтобы она ложилась на поверхность оконной коробки.
Эффект не всегда бывает одинаковым на внешних углах: эффективность сопротивления теплоизолирующего слоя ухудшается, если внешняя охлаждающаяся поверхность будет больше, чем внутренняя обогреваемая поверхность стены со стороны помещения.
Теплоизоляция, установленная на внешней стороне, в одинаковой мере и зимой, и летом улучшает теплоаккумулирующую способность помещения, и даже в том случае, если воздействие изменяется во времени, она обеспечивает более стабильную внутреннюю температуру.
Эффект, который дает воздушный зазор, носит комплексный характер: во-первых, он играет роль изолирующего слоя, однако гораздо важнее, что он отделяет внутренний слой кирпича от внешнего, который подвергается сильному воздействию косого дождя и поэтому неизбежно увлажняется; воздушный зазор прерывает путь распространения влаги, в результате внутренний слой остается сухим, его коэффициент теплопроводности не ухудшается, не возникает дополнительных потерь тепла, связанных с испарением влаги, уменьшается риск возникновения дефектов. Во внешнем слое делают отверстия, которые облегчают выведение влаги и просыхание конструкции.
Рис. 5.142. Кирпичная облицовочная стена с точечной подпоркой, воздушным зазором и теплоизоляцией
а) вид в разрезе; Ь) вид спереди; Н - высота ряда, распределяющего нагрузку; 1. - стена из кирпича-сырца; 2. - точечная консоль; 3. - анкерный элемент; 4. - воздушный зазор; 5. - теплоизоляция;
6. - анкерный болт; 7. - бетонная стена здания
Теплоизоляцией для двухоболочных внешних стен в большинстве случаев служат волокнистые теплоизолирующие материалы. Монтажные пены и полистирольные плиты целесообразно применять только при необходимости и лишь там, где это позволяют условия строительной физики и противопожарной безопасности. Синтетические теплоизолирующие материалы с закрытыми ячейками можно применять не в виде непрерывной изоляции, а лишь как дополнительную изоляцию для небольших узлов, и они должны составлять не более 5-10% всей оснащенной теплоизоляцией стены, а ширина единицы поверхности с непрерывной изоляцией не должна превышать толщину теплоизоляции более чем в 4 раза и не должна быть более 30 см. Это возможно в том случае, если на участке между теплоизолирующими материалами, которые также выполняют функцию паробарьеров, остается свободной (или покрытой волокнистым материалом) полоса, равная по размерам тому участку, который покрыт материалом с закрытыми ячейками. На двухоболочных стенах также необходимо соединять теплоизоляцию с капитальной стеной либо при помощи дюбельных креплений, либо креплением самой облицовки. В этом случае закрепление теплоизоляции на стене не играет столь большой роли, как при однооболочных теплоизолирующих системах, на которых крепление должно быть рассчитано на нагрузку от ветра + нагрузку от собственного веса. Здесь в зависимости от плотности волокон достаточно на каждый 1 м2 установить 6-10 точек соединения. Очень большое значение при этом имеет размер шайбы,
потому что эффективность сцепления в значительной степени зависит от шайбы крепежного элемента (рис. 5.140).
Стены-оболочки из кирпича
Наиболее распространенным облицовочным материалом для внешней поверхности фасадов является кладка из облицовочного кирпича.
В предыдущих разделах уже шла речь о том, что для обеспечения необходимой диффузии пара на сплошных поверхностях необходимо делать вентилируемые воздушные зазоры. С точки зрения сбережения энергии наиболее рентабельными считаются ограждающие конструкции с промежуточным теплоизолирующим слоем и те стены, на которые снаружи наносится только штукатурка.
Нагрузки, которые вызывает облицовка фасадных стен (масса, нагрузки, связанные с ветром и прочими атмосферными явлениями), после проведения соответствующих расчетов можно распределить между стенами, на которые наносится облицовка, на фундамент здания, на его цоколь, на восходящие стены или на каркас.
Мы уже говорили о строительной физике современных облицовочных материалов для внешних стен, а теперь представим варианты конструктивных решений.
Главные составные элементы двухоболочных стен:
- облицовочная стена с необработанной или облицованной поверхностью,
- вентиляционный воздушный зазор,
- теплоизолирующий слой,
- крепежные конструкции и элементы, удерживающие собственную массу облицовки,
- распорные анкеры (скобы), способные нести горизонтальные нагрузки,
- ограждающая стена или каркас здания.
Ограждающие стены, помимо того что отделяют одно помещение здания от другого, выполняют также функции несущих
Рис. 5.143. Кирпичная облицовка стены здания; определение высоты, которой требуется подпорка а) вид спереди; Ь) вид в разрезе
и теплоизолирующих конструкций. Они должны принимать на себя, с одной стороны, постоянные полезные нагрузки, с другой стороны, нагрузки, которые передают находящиеся перед ними облицовки, помимо этого, они должны также полностью или частично обеспечивать теплоизоляцию.
В больших зданиях иногда можно встретить внешние стены, заполняющие каркас, они несут свой собственный вес и не пригодны для того, чтобы нести вес тяжелых облицовок внешних стен.
Соединительные или связывающие элементы можно устанавливать как в процессе строительства, так и дополнительно, закрепляя их на традиционных облицовках. Соединительные анкеры для тяжелых стен-оболочек устанавливают на поясе перекрытия или на бетонном поясе цоколя; это могут быть установленные в пояс анкерные болты или закручивающиеся штифты, которые обеспечивают более свободное смещение. Соединительные элементы обычно представляют собой консоли из хромированной стали, которые регулируются с помощью винтов.
Рис. 5.144 Опорные анкеры и технология строи тельства фасадного слоя
1. - установка опорного анкера; 2. - «прокалывание» теплоизоляции; 3. - установка (+ закрепление) прижимной шайбы; 4 - установка гидрошайбы; 5. - установка уровня по боковой скобе, вмонтированной в горизонтальный шов; 6. - возведение внешней облицовочной стены
Рис. 5.145 Монтаж опорного анкера для теплоизоляции и облицовочной стены
А - обычный способ; В - допустимый способ; С -НЕДОПУСТИМЫЙ способ
Крепежные элементы, стержни, которые применяют в расчете на нагрузки, вызываемые ветром, устанавливают либо одновременно с возведением кладки, либо дополнительно - с помощью дюбелей и анкеров.
Теплоизолирующий слой закрепляют на ограждающей конструкции здания на этапе изготовления внешней облицовки. В качестве теплоизоляции можно использовать только плиты из волокнистых материалов средней плотности или твердости.
Вентилирующие воздушные зазоры необходимо делать на фасадах с кирпичной облицовкой, испытывающих значительные тепловые нагрузки, вызываемые солнечной радиацией. Размер зазора должен составлять 3-4 см, однако на северной, северо-восточной стенах достаточно и 2-3 см. Сечение входного и выходного отверстий, прерывающих поток воздуха, считается адекватным в том случае, если оно почти совпадает с сечением воздушного канала, причем сверху оно должно составлять не менее 1/4 воздушного канала, а снизу - не менее 1/6. Не стоит опасаться уменьшения сечения входного и выходного отверстий из-за конденсации пара, ведь по-настоящему важную роль они играют в летнюю (сильную) жару, а существенную конденсацию, которая возникает прежде всего в зимний период, небольшое входное отверстие даже понижает.
Кирпичная облицовочная стена оболочка обычно делается из целых кирпичей и из половинок, причем укрепляющих колонн при этом не сооружают, а толщина стены составляет не менее 12 см. В качестве стены-оболочки толщиной 6-12 см можно также соорудить облицовочную стену из плиток для стен перегородок или стену из кирпича, поставленного на ребро, однако такую стену необходимо облицевать. Стены возводятся так же, как оболочки толщиной в половину
Жилой дом с кирпичной облицовочной стеной, вид со стороны сада
кирпича, однако для стабилизации и для сопротивления нагрузкам от ветра можно увеличить количество соединительных элементов - в этом случае они устанавливаются чаще и соединяют стену-оболочку с несущей стеной.
При выборе раствора для кладки главным моментом являются статические нагрузки, а паротехнические факторы играет лишь второстепенную роль. Для двухоболочной стены можно увеличить порцию цемента в облицовочном растворе, это позволит, с одной стороны, увеличить прочность, во-вторых - но не в последнюю очередь - обеспечит соответствующую жесткость стены.
Нижние цокольные элементы устанавливаются на основании завершающего верхнего ряда кирпича, а элементы перемычек проемов и крепежные элементы каждого уровня, в том числе дюбели и шпильки, которые в них вставляют, - в процессе изготовления кладки.
Дюбельное крепление можно устанавливать только в несущей, конструктивной (капитальной) стене или в конструкции, более крепкой, чем кирпичная стена (железобетонный пояс, балка, колонна).
Из числа консольных элементов заслуживают отдельного рассмотрения точечные, а также башмачковые двух- (или трех-) консольные элементы, которые могут быть изготовлены из нержавеющей или из оцинкованной стали.
Элементы из нержавеющей стали в 2,5-3 раза дороже оцинкованных, а нагрузки они выдерживают одинаковые. Срок службы у стальных элементов практически неограничен (у оцинкованных - 30-50 лет) Близко к почве и у оконных перемычек (на видных местах) целесообразно применять элементы из нержавеющей стали.
52 j 52 । 52
Рис. 5.147. Опирающаяся на балку нижняя подпорка кирпичной облицовочной стены, с теплоизоляцией и опорными анкерами
Рис. 5.146. Точечная подпорка кирпичной облицовочной стены, с установкой теплоизоляции и анкерного элемента. Закрепление опорных консолей с помощью дюбелей в кирпичной стене допускается только при применении особых методов
х - min. 50mm
Рис. 5.148. Двухоболочная фасадная стена с вентилируемым воздушным зазором, с внешней облицовкой из половинок кирпича, с установкой скобок или анкерных элементов
1. - кирпичная облицовка: 2. - принимающая капитальная стена; 3. - опорный анкер; 4. - гидрошайба; 5. - прижимная шайба; 6. - теплоизоляция
Рис. 5.149. Закрепление фасадной облицовки при помощи башмачка, соединенного с вмонтцюван-ным рельсом
а) со вставляющимся башмачком; Ь) с неподвижным башмачком
Кирпичная облицовка с тупым углом и необычным формированием ряда в кладке
Рис. 5.150. Фасадная облицовка с нижним распределением нагрузок при помощи бетонной консоли, прерывающей тепловой мост
1. - полистирольный элемент с закрытыми ячейками, прерывающий тепловой мост; 2. - арматура бетонной консоли; 3. - балка бетонной консоли; 4. - стальной опорный элемент консоли; 5. - нижнее вентиляционное отверстие; 6. - воздушный зазор; 7. - облицовка стены из половинок кирпича; 8. - теплоизоляция
Рис. 5.153. Прерыватель теплового моста для фасадной стены, устанавливается в качестве перемычки над оконным проемом
Рис. 5.155. Свободный от тепловых мостов консольный элемент облицовки фасада, встроенный в балконную плиту
1. - кирпичная облицовка; 2. - консольный балкон; 3. - перекрытие; 4. - прерыватель теплового моста; 5. - консольная арматура; 6. - воздушный зазор; 8. - внешняя стена
Рис. 5.154. Прерыватель теплового моста для фасадной стены, забетонированный в пояс перекрытия
Рис. 5.156. Непрерывный переход теплоизоляции однооболочной стены под облицовку
1. - кирпичная облицовка стены; 2. - воздушный зазор; 3. - опорная консоль; 4. - опорная консольная стойка; 5. - оцинкованный болт; 6. - волокнистая теплоизоляция; 7. - капитальная стена; 8. -окантовка из кровельного железа; 9. - нахлест черепицы; 10. - вентиляционный черепичный элемент; 11. - воздушный канал под кровлей; 12. -вентиляционный воздушный канал обратного направления; 13. - гидроизоляционная пленка; 14. - чердачное пространство; 15. - настил из досок; 16. - теплоизоляция из (наклеенной) полистирольной плиты
Рис. 5.151. Кирпичная облицовка фасада и установка промежуточной консольной балки без теплового моста
1. - кирпичная облицовочная стена; 2. - консольная балка; 3. - воздушный зазор; 4. - теплоизоляция; 5. - капитальная стена; 6. - пояс (перекрытие); 7. - прерыватель теплового моста;
Консоли различных размеров, с различными выступами можно устанавливать только на стену, отягощенную поясом или перекрытием, либо крепить при помощи дюбельных креплений или анкерных болтов на железобетонные элементы. Для того чтобы предупредить появление трещин, фасадные стены-оболочки следует разделить на независимые друг от друга плиты, для этого между ними делается дилатационный зазор.
Крепежные и анкерные элементы делаются из круглой и из плоской стали. Анкерные элементы, изготовленные из круглой стали диаметром 4 и 5 мм, поступают в продажу как в виде оцинкованных, так и (в случае предъявления особых требований) в виде нержавеющих элементов, в форме, позволяющей либо монтировать их, либо закреплять с помощью дюбелей Дюбельное крепление предпочтительнее когда оболочка устанавливается не в процессе строительства, а дополнительно и когда ряды распределя
ются нетрадиционно, а сила растяжения составляет всего лишь 75% от встроенного анкерного крепления, в этом случае количество креплений необходимо увеличить.
В случае применения анкерных элементов из круглой стали закрепление теплоизоляции на стене обеспечивают прижимные шайбы Устанавливать теплоизоляцию, которая закрепляется прижимными шайбами можно непрерывно, одновременно с кирпичнои кладкой, которая будет опережать теплоизоляцию макс, на высоту одного теплоизолирующего элемента. Прижимной диск и т. н. гидрошайбу устанавливают перед кладкой очередного ряда кирпича, затем с помощью загибающих щипцов на них с загибом устанавливают внешнюю скобу. Гидрошайбу следует устанавливать на середину свободного воздушного зазора. Функция гидрошайбы состоит в том чтобы не пропускать конденсат в стену, однако нельзя сказать, что все согласны в полезности этого приспособления.
Рис. 5.157. Армированная облицовка фасада из строительных плит, с дополнительной теплоизоляцией, вентилируемым воздушным зазором иповерх-ностным слоем из высокосортной штукатурки а) на вертикальном деревянном каркасе из досок; Ь) на вертикальном деревянном каркасе из планок (в каждом случае: тонкая поверхностная облицовка + стеклоткань + тонкий слой высокосортной штукатурки)
Рис 5.158. Интегрированная теплоизолирующая облицовочная панель с теплоизоляцией, воздушным зазором, облицовочной плитой. Фазы работы: 1. - разметка нижнего края и закрепление опорных консолей; 2. - установка комплектных плит; 3. - иногда материал приходится кроить; 4. -после определения уровня элементы закрепляют дюбельными гвоздями; 5. - закрепление сетки рабицы дюбельными гвоздями; 6. - нанесения облицовочного раствора
Рис. 5.159. Установка теплового щита YTONG как дополнительной теплоизоляции на стене старого дома
А - стена старого здания; В - сопряженный тепловой щит и его поверхностные слои; 1. - имеющаяся стена; 2. - старая облицовка; 3. - установка нижнего опорного профиля; 4. - болты, на которые подвешивается опорный профиль; 5. - клеящий раствор (закрепляющая лента); 6. - смонтированная теплоизоляция; 7. - тепловой щит YTONG; 8. - отверстие для дюбеля; 9. - крепление с помощью дюбельного гвоздя с шайбой; 10. -стеклоткань в грунтовочном слое; 11,- поверхностная высококачественная или простая штукатурка, подготовленная для покраски; 12. - имеющаяся или дополнительно установленная гидроизоляция; 13. - цоколь здания
Рис. 5.160. Плиты теплового щита YTONG, установленные на старом здании узел над окном
1. - тепловой щит YTONG; 2. - установленная теплоизоляция; 3. - клеящий раствор (закрепляющая лента), 4. - старая штукатурка; 5. - оконная перемычка (с тепловым мостом); 6. - дюбельное крепление с шайбой; 7. - теплоизоляция коробки; 8. - стеклоткань, уложенная в грунтовочный слой;
9. - стена старого здания
Рис 5161 Фазы установки теплового щита YTONG -от закрепления нижнего края до установки дюбельного крепления
Закрепляющую пластинку применяют при повышенных нагрузках. Ее закрепление на капитальной стене обеспечивают встроенные в стену или закрепленные на ней профили. Закрепляющие пластинки делают из оцинкованной или из нержавеющей стали Их преимущество заключается в том. что их можно устанавливать в ряд необходимо только заранее определить расстояние между ними по вертикали; в каждом отдельном ряду их можно в любом месте скрепить со швом. Такие пластинки применяют, прежде всего, на зданиях с традиционной кирпичной кладкой или на поясах зданий.
Теплоизоляцию можно устанавливать на здание лишь за несколько часов до облицовки и на высоте не более 0 5-0,7 м. Если же по каким-то причинам ее приходится устанавливать одновременно с облицовкой, необходимо подобрать крепежные элементы и шайбы, которые будут соответствовать данной нагрузке.
Облицовка функционирует как самостоятельная стеновая плита, поэтому через каждый этаж или через каждые 6 метров по высоте для нее необходимо делать подпорки. В местах расположения подпорных шпилек необходимо сделать горизонтальные дилатационные зазоры.
На углах здания в любом случае (а в случае необходимости - и на промежуточных участках) облицовочные стены разделяют на поля с помощью вертикальных дилатационных зазоров. Дилатацонные зазоры тщательно заполняются эластичной мастикой.
Характерный вариант промежуточной теплоизоляции - помещенный между двумя слоями кирпича теплоизолирующий слой, как правило, волокнистый. Если необходимая конструктивная связь между слоями кирпича обеспечивается тонкими металлическими крепежными элементами, это дает почти такой же положительный с точки зрения образования теплового моста результат, как и при теплоизоляции, установленной с внешней стороны.
В индустриальных методах строительства имеется много разных видов промежуточной теплоизоляции. Теплоизолирующее свойство полистирольной плиты, помещенной между двумя бетонными слоями панельного дома, значительно ухудшается в результате неизбежно возникающих в процессе производства механических, тепловых, воздействий, действия влаги, металлических элементов проходящих сквозь теплоизоляцию, и т д Возникают также проблемы из-за движения воздуха внутри конструкции, когда применялись т. н. «теплоизолирующие одеяла» между армированным внутренним и внешним слоем.
Рис 5.162. Качественное улучшение теплоизоляции старой стены с установкой перед ней кирпичной перегородки типа YTONG
1. - элемент перегородки типа YTONG; 2. - клеящий раствор; 3. - старая штукатурка; 4. - старая стена здания; 5. - дюбель с шайбой; 6. - штукатурный крайний профиль; 7. - грунтовочная облицовка; 8. - верхний слой высокосортной штукатурки: 9 - цоколь здания
В панелях типа «сэндвич» с металлической конструкцией имеется теплоизолирующий слой, который находится между двумя слоями металлической арматуры. Коэффициент теплопередачи у них в значительной мере зависит от способа соединения арматуры, от формы краев и ребер. Для панелей характерно и то, что внутри них имеет место значительный эффект теплового моста (из-за наличия соединительных ребер, придающих жесткость).
На внешних стенах зданий с деревянным каркасом обычно устанавливают волокнистый теплоизолирующий слой, который размещается между двумя строительными плитами. В зависимости от сопротивления диффузии пара, которым обладают строительные плиты с обработанной внешней поверхностью, их необходимо также оснастить паробарьером, который по своему характеру будет почти таким же, как внутренняя поверхность стены: целесообразно разместить его рядом с внутренней плоскостью, но достаточно глубоко по отношению к ней, чтобы при установке оборудования и прокладке кабелей не нарушалась непрерывность паробарьера.
К категории двойных стен относится вариант, когда к старым стенам пристраивают дополнительную стену и между ними устанавливают теплоизоляцию.
К современным разработкам относится тепловой щит под громким названием YTONG, который устанавливается вплотную к внешней стене здания Таким образом, теплоизоляция стены YTONG и капитальной стены удваивается без каких-либо проблем, связанных с
Рис. 5.163. Двухоболочная стена с каменной облицовкой, с дополнительной теплоизоляцией фасада, с воздушным зазором; вид спереди и в разрезе со схемой действия задней вентиляции
1. - принимающая стена; 2. -волокнистая теплоизоляция;
3. - воздушный зазор; 4. -каменная облицовочная плита как стена-оболочка 5 -шпилька или скоба; 6 - консольный элемент с установкой уровня; 7. - шпилька; 8. -дюбель с шайбой; 9. - открытый шов
диффузией пара. Эта технология по причине применения комбинированной, двойной конструкции требует использования дюбельного крепления, которое одновременно должно соответствовать технике кладки (рис 5.162).
Стены-оболочки с каменным покрытием
В наши дни все чаще возвращаются к самым дрееним архитектурным решениям с применением каменных облицовок. Раньше стены возводили из цельных каменных блоков, затем камнем стали отделывать лишь внешнюю поверхность дома За прошедшее полстолетия каменная плита вошла в профессиональный арсенал архитекторов уже как средство оформления внешних поверхностей. Сначала каменные плиты закрепляли на стене при помощи фиксированных креплений или клеящего раствора. Накопленный за десятилетия опыт оттеснил последний способ на задний план -прежде всего по той причине, что облицовка быстрого приходила в негодность, а также из-за плохих теплотехнических характеристик.
Современная крепежная техника устраняет большинство проблем, связанных с традиционной техникой облицовки каменными плитами.
Характеристики современных фасадных облицовок:
- каменная облицовка фасада делается со свободным вентилируемым воздушным зазором;
- теплотехнический срез фасадной ограждающей стены без облицовки соответствует всем основным требованиям по теплоизоляции и паротехнике;
- толщина каменной облицовки должна составлять не менее 3 см, а максимальный размер плитки не должен превышать ее 30-кратной толщины;
- решены проблемы, связанные с подвесным креплением нижней и дилатационной плит;
- промежуточные анкеры, находящиеся внутри дилатационной плиты, являются упругими;
- крепежные и соединительные элементы частично или полностью стойки к окислению, попадающие на стену атмосферные осадки можно полностью отводить с поверхности;
- смещения и силы, вызываемые солнечной радиацией и колебаниями тепловых нагрузок, на 50% выравниваются внутри системы подвески элементов, на 50% - внутри дилатационной плиты:
- на фасадных проемах необходимо сделать такое покрытие чтобы равнодействующие механических смещении оставались внутри поля облицовки и чтобы при этом они не снижали качества монтажа окон;
- замену пришедших в негодность элементов можно осуществлять без демонтажа стены
Основное требование современной техники состоит в идеальном техническом монтаже безукоризненно построенных или установленных несущих элементов и креплений, чтобы при этом дилатационные смещения, которые возникают в результате нагрева, не наносили ущерба зданию. Главное условие для совместной обработки каменной плитки фасада состоит в том, чтобы два нижних элемента имели фиксированное крепление а два промежуточных - упругое.
Рис. 5.164 Крепежные элементы для двухобо лочной стены с облицовкой из каменных элементов; консольные крепления для каменных плит; шпилька, удерживающая каменный элемент - для крепления в одном и в двух направлениях
Рис. 5.165. Установка каменной плиты с боковым зажимом на принимающей стене, с креплением шпилькой; вид спереди/в разрезе
Рис. 5.167. Соединение каменной стены-оболочки с цоколем, с промежуточным воздушным зазором и дополнительной теплоизоляцией
Рис. 5168. Двойная стена-оболочка из каменных плит с промежуточной теплоизоляцией, отделка угла
Рис. 5169 Структура узла оконной перемычки с облицовкой фасада из каменной плитки
1. - каменная облицовочная плита; 2. - открытый шов; 3. - вентилируемый воздушный зазор; 4 -дополнительная теплоизоляция; 5. - вертикальная шпилька; 6. - элемент консоли: 7. - анкерный болт; 8. - капитальная стена
Рис. 5.170. Отделка угла на облицовке фасада из каменной плитки
А - без теплоизоляции; В - с теплоизоляцией 1. -каменная облицовочная плита; 2. - открытый шов;
3. - воздушный зазор; 4. - теплоизоляция 5. -шпилька (шип для камня); 6. - боковая консоль;
7. - башмачок: 8. - дюбельное крепление
В наши дни каменные облицовки имеют такое же послойное строение, что и кирпичные облицовки, соединенные через воздушный зазор: снаружи располагается облицовка из каменной плитки, затем следуют воздушный зазор (с нижней и верхней вентиляционной щелью), слой теплоизоляции и принимающая стена либо каркас здания. А между ними располагаются связующие или крепежные элементы, а иногда - несущий каркас.
Первый этап изготовления такой каменной облицовки (так же, как и при кирпичных облицовках) - составление проекта. Составление
Рис. 5.171. Дополнительная теплоизоляция и облицовка из каменной плитки, установленные на плоскости стены старого здания
1. - каменная облицовочная плита; 2. - воздушный зазор; 3. - теплоизоляция 4. - нижнии начальный (посадочный) L-образный профиль; 5. - капитальная стена, 6. - нижняя начальная консоль, 7. -крепление шипом (опорное соединение)
проекта следует начинать с проведения теплотехнических расчетов, затем наступает черед технического проекта и определения внешнего вида здания (от изображения в плане до фасада) Необходимо продумать планировку здания, распределение колонн, внутренних стен и возможные прочие сопряжения. Лучше всего проектировать фасады здания в системе таких координат, при которых ширина полосы стены (как колонны) будет в несколько раз больше, чем ширина каменных плит, а ширина парапета - в несколько раз больше ширины полосы стены (сквозные размеры каменных плит, разумеется должны быть соответствующими)
Необходимо заранее определить точки фиксированного и упругого подвешивания. Нижняя и промежуточная несущие фиксированные точки подвешивания располагаются снизу, у начального ряда каменной облицовки, у проемов наружных стен, у оконных перемычек, а также в горизонтальной части дилатационных полей. С помощью упругой подвески точки элемента, расположенные близко к углу, закрепляют на задней стене, чтобы подвеска уравновешивала возникающие вследствие расширения элементов смещения вверх, а в отдельных случаях - вбок.
Навесные элементы обычно размещаются в щелях у края каменной плитки, и, поскольку толщина плитки обычно составляет 3-4 мм, они свободно помещаются в открытых швах облицовки. На боковом крае каменной плитки просверленные для шипов отверстия нельзя соединять с металлическим подвесным элементом сухим способом (металл и каменная плитка). Просверленные в плитке отверстия после пробной установки необходимо заполнить эластичным заполнителем швов. Заполнение отверстии играет двойную роль: во-первых, пустая щель между отверстием и крепежной шпилькой зимой будет заполняться водой и может промерзнуть, это приведет к процессу эрозии и ослабит крепление плитки, а при сухом способе крепления детонирующие звуки возникающие под действием ветра, сделают поверхность стены шумной. Кроме того, впоследствии просверленное отверстие увеличится, крепление ослабнет, и облицовка отвалится от стены. Традиционные облицовки из каменной плитки с проволочными крепежными шпильками на каждом уровне передают свою нагрузку на несущую конструкцию стен здания, на уровне перекрытия - обычно на железобетонный пояс. При консольном креплении облицовки из каменной плитки каждый элемент соединяется с задней стеной самостоятельно, в четырех точках, с помощью специального набора креплений. Эту систему можно использовать для закрепления плите большой площадью поверхности (1 0-1,5 м2) и с большой массой Удерживаемая в четырех точках плашка соединяется с достаточно прочной задней стеной при помощи двух креплений и двух распорок. Крепления удерживают плиту большого размера и большой массы на фасадной стене, а распорки не позволяют плитам раскачиваться.
11 10 9 876 35421
Рис. 5.172. Облицовка из каменной плитки у оконной перемычки, где линия дополнительной теплоизоляции почти совпадает с плоскостью окна из-за перехода к тепловому равновесию
1. - каменная облицовочная плита; 2. - воздушный зазор; 3. - перфорированная крышка; 4. - шип; 5. - телескопическая консоль; 6. - настенная консоль; 7. - дополнительная теплоизоляция; 8. -деревянная планка, обрамляющая изоляцию; 9. -профильная накладка; 10. - окно; 11. - ограждающая стена здания
xWWWWWWWWWW'
1 С С /. О 1
Последовательность установки:
- проверка размеров: на уровне нижней точки здания, под начальный ряд плиток горизонтально устанавливают доску, по окнам - при помощи отвеса на доске отмечают вертикальную линию и делают разметку для установки рядов плитки;
- устанавливают нижние несущие элементы;
- при помощи дюбельных креплений с шайбами на стене закрепляют теплоизоляцию так, чтобы можно было устанавливать промежуточные скобки;
- устанавливается первый ряд элементов, промежуточные скобки, внизу делается входное вентиляционное отверстие;
- устанавливается промежуточная часть облицовки, делаются дилатационные зазоры;
- делается облицовка коробок в стенных проемах;
- устанавливают последний, верхний ряд облицовки так, чтобы верхнее вентиляционное отверстие было направлено в открытое пространство;
- зачищают поверхности, устанавливают сетку или перфорированную плитку на входное и выходное вентиляционные отверстия, чтобы защитить их от птиц.
Теплоизоляция в сочетании с воздушным зазором между каменной облицовкой и принимающей стеной должна иметь максимально положительные параметры с точки зрения строительной физики, при этом коэффициент к должен равняться 0,50 вт/(м2К) или более. Комбинация из соответствующей волокнистой теплоизоляции, двух слоев, капитальной стены и теплоизолирующей системы должны обеспечивать уже упомянутое минимальное теплотехническое сечение, при этом возникающая конденсация пара не должна достигать такого уровня, чтобы наносить вред с паротехнической точки зрения. Для этого материал стены должен иметь соответствующую пористость, а дополнительная теплоизоляция должна «дышать», т. е. пропускать испарения. Каменная облицовка должна обеспечивать влагостойкость и выполнение основной функции вентилируемого воздушного зазора - отводить испарения в зимний период, улучшать климатическое состояние фасада в жаркую летнюю погоду. Под облицовкой фасада необходимо использовать твердые плиты волокнистого теплоизолирующего материала, который должен соответствовать не только теплотехническим стандартам, но и требованиям противопожарной безопасности.
Необходимо учитывать, что между каркасом облицовки из каменных плит
Рис. 5.173. Соединение каменной плитки со стеной здания
1. - каменная облицовочная плита; 2. - вертикальный шов; 3. - воздушный зазор; 4. - теплоизоляция; 5. - шип; 6. - консоль; 7. - шпилька
и креплениями с несущей стеной элементов, которые проходят сквозь теплоизоляцию, т. е. между внешней и ограждающей поверхностями, образуется сильный тепловой мост. Устранить образование таких тепловых мостов невозможно, а для их снижения целесообразно уменьшить количество точек соединения. Лучше постарайтесь применить навесной или принимающий каркас, потому что большое количество точек непосредственного соединения может снизить расчетный показатель дополнительного сечения (теплоизоляции) до 10-30%. Проблема может иметь только одно решение: необходимо увеличить сечение теплоизоляции, т. е. ее толщину.
Теплоизоляция внутренней стороны
Теплоизоляция на внутренней стороне устанавливается лишь в крайнем случае, в процессе реконструкции здания или в тех местах, где здание, как правило, не отапливается, но нам хотелось бы использовать его данную часть (помещение).
Теплоизоляция внутренней стороны состоит из следующих слоев:
- обработка внутренней поверхности;
- теплоизоляция;
- паробарьер.
Если теплоизоляция устанавливается с внутренней стороны, тогда на границе между теплоизоляцией и несущим слоем, а также внутри несущего слоя температура будет низкой. Это увеличивает риск конденсации пара внутри конструкции, данную опасность необходимо понизить, установив в конструкции паробарьер поверхностного характера -обычно для этого применяют пленку. В принципе, чем ближе будет находиться пленка к внутренней поверхности, тем лучше. При подобной послойной системе теплоизолирующий слой будет иметь ограниченную способность к сопротивлению теплопроводности: на плоскости, соприкасающейся с несущим слоем, температура не должна быть настолько низкой, чтобы вызывать конденсацию влаги, проходящей через конструкцию. Степень ограничения зависит от обработки внутренней поверхности и от сопротивления теплоизоляции диффузии пара.
Защитить материалы можно с помощью двух теплоизолирующих слоев и помещенной между ними пленки, которая, таким образом, будет находиться довольно близко к внутренней поверхности, но вместе с тем и достаточно глубоко, чтобы не подвергаться опасности механических повреждений.
теплоизо-
Рис. 5.174 Дополнительная установка ляции
1. - нанесение клеящего раствора на теплоизолирующие плиты' 2. - приклеивание теплоизолирующих плит' 3 - нанесения клеящего раствора на теплоизолирующую поверхность; 4. - установка гипсокартонных плит с пароизолирующим слоем на обратной стороне
Рис. 5.175. Теплоизоляция внутреннего пространства элементами типа «сэндвич» (теплоизоляция + пароизолирующий слой + внутренняя облицовочная плитка)
а) нанесение клеящего раствора на нарезанные по размерам элементы; Ь) установка теплоизолирующей панели: с) корректировка установки
Характерные варианты внутренней теплоизоляции:
- наклеенные или закрепленные на стене теплоизолирующие плиты толщиной 2-6 см, с поверхностным слоем;
- теплоизоляция изготавливается в виде панелей из гипсокартона или многослойных плит с теплоизолирующим слоем:
- плиты устанавливают у внутренней поверхности стены; если это легкие элементы, можно установить еще один слой.
Существует еще одна разновидность внутренней теплоизоляции: обычно она имеет небольшую толщину и устанавливается в помещениях, которые используются лишь периодически, поэтому температура в них меняется в зависимости от времени это т н «теплоизолирующие обои». Еще одно своеобразное решение - «тепловой отражатель», который устанавливают главным образом за батареей отопления: поверхность отражателя, направленная в сторону батареи, обладает высоким коэффициентом отражения в диапазоне длинноволнового инфракрасного излучения (рис. 5.174-5.175). Вставка из отражающей пленки в любом случае служит хорошим допол нением к теплоизоляции
Теплоизоляция, установленная с внутренней стороны, безусловно, снижает
Ь)
действие теплового моста вдоль линии внешних углов. С другой стороны, она по-настоящему не влияет на снижение воз действия тепловых потоков вдоль краев, где стены сходятся в Т-образном соединении; для этого теплоизоляция на довольно протяженном участке должна заходить на плоскость внутренней конструкции (т. н. «воротник»)
Теплоизоляция, установленная на внутренней стороне, снижает теплоаккумулирующую способность конструкции, что нежелательно с точки зрения утилизации излученной энергии, но дает определенные преимущества при периодическом использовании и отоплении помещения.
Биофасады
Название «био» получило распространение и признание ближе к рубежу тысячелетий, однако украшение фасадов вьющимися растениями практиковалась на протяжении тысячелетий. Вспомните, например, висячие сады, которые причисляют к чудесам света...
Главный принцип действия биофасада заключается в том, что посаженные у основания стены многолетние вьющиеся растения способны закрыть стену здания на высоту в несколько этажей.
Биостена, или стена, закрытая плетьми листопадных растений, и зимой и летом в одинаковой мере влияет на микроклимат и энергетический баланс внутреннего пространства.
Необходимо тщательно продумать, каким многолетним или листопадным растением мы хотим увить стену здания, будет ли оно прикрепляться к пористой поверхности конструкции только с помощью собственных усиков и «присосок» или мы подвесим его к специальной биорешетке. В зависимости от выбранного решения и типа растения можно рассчитывать на тот или иной результат с точки зрения строительной физики и - главным образом - микроклимата.
Зеленые фасады, т. е. растения, вьющиеся по поверхности стен, влияют на теплопотери. Снижение теплопотерь обусловлено тремя факторами. «Зеленое покрывало» замедляет движение воздушного потока вдоль внешней поверхности стены, воздействие ветра слабеет, поэтому снижается коэффициент теплопередачи на внешней стороне стены.
Между зеленым покрывалом и стеной образуется воздушный зазор. Осенью, когда листья, следуя за низким положением Солнца, занимают почти вертикальное положение, этот воздушный зазор будет более или менее закрытым. Такой воздушный зазор и сопротивление листвы снижают коэффициент теплопередачи. Когда листва опадает, Солнце беспрепятственно обогревает стены. Зеленое покрывало защищает стены и от косого дождя. Пожалуй, наиболее значительный эффект биофасад дает летом: ведь он снижает температуру внутри помещений
- в кирпичном здании - на 2-3 °C
- в панельных домах - на 3-5 °C.
Еще одно преимущество биофасада состоит в акустическом воздействии: зеленое покрывало значительно фильтрует звуковые волны, поступающие из внешней среды, особенно шумы импульсного характера. О психологической ценности сегодня уже нет необходимости говорить отдельно - особенно когда речь идет о каменных джунглях городов, ведь биофасады в любом случае увеличивают площадь зеленых насаждений, которые нас окружают.
Вьющиеся по стене здания растения - своеобразная «биооблицовка», летом они значительно улучшают энергетический баланс дома, охлаждают его
Теплоизоляция внутренних перегораживающих конструкций
На внутренних стенах и перекрытиях установка теплоизоляции имеет основание в том случае, если соседние помещения находятся в аренде или собственности другого лица и отопление в них регулируется отдельно, а оплата израсходованного топлива осуществляется по счетчику.
Теплотехническая связь помещений, квартир с соседними квартирами или помещениями имеет гораздо большее значение, чем связь с внешней средой.
Если в соседних квартирах температура на 2-3 °C ниже, то через внутреннее ограждение происходит такая же трансмиссионная потеря, как и через внешнее ограждение при температуре воздуха на улице О °C!
Данное явление происходит и в «обратном порядке». Если в какой-либо квартире полностью отключают отопление, из-за теплового потока, проходящего через внутренние ограждения из соседних квартир, внутренняя температура в них при средних условиях отопительного сезона снизится на 2-3 °C.
Теплоизоляцию на внутренних стенах (например, при соединении двух зданий), обеспечение теплотехнического сечения двух стен в рамках одного и того же объекта недвижимости необходимо проводить вместе, а при наличии соседней квартиры теплоизоляцию устанавливают в каждой квартире отдельно. При расположении нескольких домов в ряд, в домах-цепочках, сдвоенных домах соприкасающиеся друг с другом (даже если на них имеется дилатационная щель) стены следует рассматривать как стену того или иного зда
ния, которая будет составлять минимальную долю внешней ограждающей конструкции, предусмотренную стандартом. Разумеется, в зданиях, соединенных друг с другом, или в домах, установленных в ряд, это обеспечит настоящую экономию энергии, ведь если в обоих зданиях температура будет примерно одинаковой, теплопотери сократятся до минимума. Поэтому если между домами имеется дилатационная щель, рекомендуется установить в ней на глубину не менее 1 м (снаружи - внутрь) какую-нибудь хорошую теплоизолирующую плиту. Лучше всего для этой цели подходят плиты из мягкого полистирола, которые одновременно и пластичны, и способны служить теплоизоляцией.
Теплоизоляцию внутри здания при различном уровне температур в разных помещениях можно обеспечить с помощью конструктивной капитальной стены и двойной стены-перегородки, а также при помощи обладающих хорошим теплоизолирующим свойством гипсокартонных перегородок, установленных на каркас. В качестве теплоизолирующего материала можно использовать любой пенопласт, волокнистый материал, даже теплоизолирующие материалы с закрытыми ячейками, главное при этом, чтобы внутри конструкции была обеспечена вентиляция в обоих направлениях. На стенах и перекрытиях, разделяющих две квартиры, теплоизоляцию следует устанавливать одновременно с акустической изоляцией.
5.3. Крыши и кровля
Сначала, с 1970-х по 1990-е годы, анализ энергосберегающего режима эксплуатации зданий ограничивался только стенами как внешними ограждающими конструкциями. Но ведь на стены приходится примерно 1/3 часть теплопотерь здания, еще по 1/3- на крышу, перекрытия и верхнюю кровлю чердачного пространства и на перекрытия между этажами и подвалом.
В домах, которые строили пятьдесят-семьдесят лет назад, на стены толщиной 50-60 см укладывали деревянное перекрытие толщиной 20-25 см которое засыпали землей.
Двадцать-тридцать лет назад на стены толщиной 40 см укладывали железобетонные балки (обычно высотой 26 см) с поддоном, который заполняли шлаком и шламом.
Эти пропорции наглядно отражают, что теплотехническое сечение перекрытий было значительно меньше, чем у стен-перегородок, однако в восьмидесятые годы пропорции приняли обратный характер: на внешней стене коэффициент теплопроводности к дол жен был равняться 0,7, а на кровле - 0,4
Улучшение теплотехнических показателей верхних перекрытий здания в значительной мере повышает комфортность жилья, заметно улучшает его энергетический баланс.
При обустройстве чердачных помещений следует уделять особое внимание кровле, чердачным перекрытиям, парапетным стенам, которые сооружаются в соответствии с планом работ, независимо от того, идет ли речь об обустройстве старых или новых чердачных пространств (рис. 5.176—5.177)
Острее всего важность теплоизоляции на чердаках и чердачных перекрытиях мы ощущаем зимой - по крайней мере, это касается нашего кошелька. Конечно неудовлетворительная теплоизоляция доставляет много неприятностей и в жаркую летнюю погоду, однако за это можно не платить.
Скатные крыша и кровля
Даже если чердачное помещение не оборудуется для каких-либо специальных целей, скатные крыши в любом случае должны соответствовать определенным теплотехническим требованиям Собственно говоря, летом с теплотехнической точки зрения чердак отрицательно воздействует на все здание - от конструкции крыши вплоть до всей массы застроенного пространства. Очевидно тот, кому доводилось летом подниматься на плохо вентилируемый чердак, пусть даже на короткое время, знает, что из-за невыносимой духоты находиться там долго просто невозможно Высокая температура «ускоренным методом» может привести в негодность деревянную конструкцию и будет значительно перегревать этаж, находящийся под чердаком, т. е. жилое пространство.
Необходимо постоянно помнить об основных законах строительной физики, сделать соответствующую теплоизоляцию, постоянно и основательно проветривать прогреваемое солнечными лучами чердачное пространство. Для теплоизоляции следует выбрать материалы и решение, которые будут соответствовать данным условиям и потребностям.
Рис. 5.176 Оборудование чердачного пространства в старом здании
а) вид в разрезе; Ь)-е) узлы; 1. - кровля крыши; 2. - обрешетина' 3 - старое деревянное перекрытие крыши; 4. - облицовка с камышовой основой; 5. - вставной шип; 6. - облицовка поверхности; 7. -замена старой земляной подсыпки на легкий материал; 8. - зазор (воздушный канал) между стропилами; 9. - обшивка из досок; 10. - поперечная балка; 11. - редкая обшивка из досок, 12. - акустическая лента, изолирующая ударные звуки; 13. -дополнительные балки 14. - нижняя поперечная балка; 15. - подкладные рейки; 16. - воздушный зазор; 17. - теплоизоляция; 18 - нижняя сквозная теплоизоляция; 19. - акустический слой; 20. -панель-подушка: 21. - верхняя пароизолирующая пленка; 22. - нижняя пароизолирующая пленка; 23. - гипсокартонная облицовка; 24. - ковролин
Рис. 5.177. Теплоизоляция и вентиляция крыши и кровли зимой имеет очень большое значение а) на плоской крыше; Ь) на скатной крыше; 1. -скользящая снежная масса; 2. - слишком вытянутый необогреваемый навес; 3. - скопление подтаявшего снега; 4. - талая вода протекает сквозь поврежденную конструкцию; 5. - на крыше с плохой теплоизоляцией снег быстро тает; 6. - промерзание стока
С1)
При обустройстве чердачного пространства бывшее чердачное перекрытие превращается в межэтажное. Установить на нем теплоизоляцию относительно просто, можно также сделать дешевую теплоизоляцию из менее твердых теплоизолирующих материалов они позволяют соорудить слои с высоким сопротивлением теплопроводности, которые будут повторять форму крыши. Толщина слоя около 20 см позволяет получить сопротивление теплопроводности, которое соответствует требованиям рубежа тысячелетий, т. е. R > 5 м2К/вт.
При установке круговой теплоизоляции обогреваемых чердачных пространств следует различать пространства с горизонтальной и наклонной плоскостью крыши (с т. н. легкой или тяжелой вальмовой крышей), т. е. чердачные пространства с деревянным каркасом или с железобетонной конструкцией.
Если мы имеем дело с обычной стропильной фермой, само собой напрашивается решение, при котором теплоизолирующий материал помещают в пространства между стропилами, это определяет форму теплоизолирующих вставок и ограничивает толщину теплоизолирующего слоя: иногда не остается места для достаточно толстого теплоизолирующего слоя, но данную проблему можно решить.
По сравнению с действительно эффективной теплоизоляцией даже на стропильных балках образуется незначительный тепловой мост. Чтобы снизить его действие, в условиях ограниченных размеров можно установить дополнительную теплоизоляцию перед внутренней плоскостью стропил. При установке теплоизолирующего слоя между и под стропилами деревянные конструкции будут пересекаться лишь в отдельных точках, поэтому действие теплового моста будет незначительным.
Облицовка внутренней стороны конструкции, ограждающей оборудуемое чердачное пространство, может быть разной в зависимости от функционального предназначения помещения, от требований противопожарной безопасности и от эстетических соображений: облицовку можно сделать из закрепленных на реечном каркасе строительных плит (чаще всего гипсокартонных), из нанесенной на дощатую основу штукатурки с тростником либо обшить досками.
Деревянные материалы, из которых сооружается конструкция крыши, чувствительны к содержанию влаги в воздухе. Поскольку речь идет об органических материалах, необходимо предупреждать не только состояние насыщения, но и близкий к нему высокий уровень относительной влажности.
Для этого, с одной стороны, необходимо на внутренней плоскости теплоизолирующего слоя уложить пароизолирующую пленку (учитывая риск механических повреждений при монтаже, ее помещают между двумя слоями теплоизоляции), с другой стороны, чтобы влага, проникшая в конструкцию в результате диффузии или попавшая в нее в ходе строительства либо сквозь щели, могла вместе с воздушным потоком уйти изнутри наружу, целесообразно обеспечить условия вентиляции. Первый вариант решения данной проблемы: на внешней стороне теплоизолирующего слоя необходимо уложить пленку, которая пропускает пар, но при этом она должна обладать свойством эффективной вторичной гидроизоляции, а поверх пленки делают широкий воздушный зазор. Важно, чтобы входное и выходное отверстия воздушного зазора имели малое сопротивление потоку воздуха и большое сечение. Второй вариант: легкая вентиляция
слоев, расположенных под гидроизолирующей пленкой.
При изготовлении новой крыши или при реконструкции старой, когда производится замена кровли и разбирается ее основа (обрешетины или доски), имеется возможность оформить ограждающие конструкции чердачного пространства («наклонную стену» или перекрытие) так, чтобы перенести «комплект» конструкции (кровля, теплоизоляция и внутренняя облицовка вместе с дополнительными слоями) на внешнюю сторону несущей конструкции (стропила, одинарные и парные ригели). Таким образом, появляется возможность оставить на виду новую или старую, но находящуюся в хорошем состоянии часть несущей деревянной конструкции, что иногда соответствует концепции архитектора, а эффект теплового моста при этом практически перестает действовать. Однако в этом случае следует помнить о том, что полистирол обладает очень низкой теплоизолирующей способностью и высокой горючестью.
Между слоями двухоболочной ограждающей конструкции, т. е. между кровлей и теплоизолирующим слоем, необходимо сделать хотя бы один вентилируемый воздушный зазор, который необходим для снижения летних тепловых нагрузок на конструкцию и внутреннее пространство, а также для отвода испарений, проходящих сквозь конструкцию в результате диффузии, и для снижения теплопередачи ограждающей конструкции.
В этом случае устанавливаются один или два слоя теплоизоляции. В первом случае для
Установка необходимой теплоизоляции позволила оборудовать в чердачном помещении ванную комнату
создания сплошного, не имеющего тепловых мостов теплоизолирующего слоя можно применять пористые или экструдированные полистирольные пенопластовые плиты со шпунтовой окантовкой по краям, такие плиты имеют более высокую плотность и прочность на сжатие; в том случае, когда устанавливаются два теплоизолирующих слоя, необходимо установить запорные рейки и каркасные мостки в двух направлениях.
Под кровлей крыши во всех случаях укладывается водоотталкивающая пленка (как вторичная изоляция от атмосферных осадков), причем ее необходимо оснастить идеальной системой водоотвода!
В зданиях новой застройки обычно делают наклонную стену или, как еще говорят, «стабильное перекрытие». Обычно его делают из железобетона, однако строят и крыши из «изогнутых» стальных каркасных конструкций с бетонными элементами. Такая конструкция предпочтительна прежде всего сточки зрения значительной теплоаккумулирующей способности ограждающих деталей, что проявляется в эффективном снижении летних тепловых нагрузок и в более эффективной утилизации энергии солнечного излучения.
При обустройстве чердачного пространства в качестве выравнивающего слоя внутренних поверхностей ограждающих конструкций чаще всего применяют штукатурку или жидкий штукатурный раствор, а для обработки поверхности - покраску или обои.
Рис. 5.178. При обустройстве чердачного пространства кровля крыши должна обладать не только хорошими теплоизолирующими, но и хорошими звукоизолирующими свойствами; предпочтение отдается волокнистым теплоизолирующим материалам, менее предпочтительны синтетические пенопластовые плиты
Рис. 5.181 Непрерывная внешняя теплоизоляция фасада здания и его крыши
а) стена/крыша; Ь) для стены/крыши, когда на линии пограничной оси ± 0,00 СС излом повторяет геометрическую форму здания
Rw - 48 шт.
I
Rw- 52 шт.
Rw - 50 шт.
Рис. 5.179 Установка теплоизоляции между стропилами, на тех участках, которые не требуют особого внимания (стандартная теплоизоляция чердака) а) теплоизолирующий материал, у которого на нижнюю поверхность наклеена пленка; Ь) волокнистые теплоизолирующие плиты, не решающие проблему протечек
Рис. 5.180. Теплоизоляция крыши, не требующей особых мер теплотехнического характера или предохранения от протечек, оснащена вентилируемым воздушным зазором, имеет нижнюю «утопленную» деревянную обшивку которая прерыва ется гидроизолирующей пленкой
При установке теплоизоляции на наклонную поверхность железобетонной крыши необходимо помнить, что очень часто горизонтальный участок крыши с внешней стороны имеет ребристую поверхность. Если не сделать на ней достаточно толстую теплоизоляцию из-за эффекта теплового моста вдоль ребер могут возникать значительные потери тепла
Выбирая теплоизолирующий материал, обычно следует учитывать, что в установленных в наклонной плоскости очень легких теплоизолирующих материалах с рыхлой волокнистой структурой из-за разницы температур может образоваться поток (циркуляция) воздуха, который ухудшает эффект теплоизоляции. Еще больший вред наносит
Рис. 5.182. Обычная крыша с полной теплоизоляцией между стропилами с гидроизолирующей пленкой снизу и хорошо пропускающей испарения пленкой - сверху
сильный всасывающий эффект в воздушном зазоре над теплоизоляцией.
Один из специфических вариантов теплоизоляции чердачного пространства представляет собой скатная крыша с тростниковым покрытием. На участке, где наклонная кровля переходит в горизонтальное чердачное перекрытие, а также между деревянными конструкциями парапетной стены нельзя применять теплоизолирующие или облицовочные материалы паробарьерного характера гидроизолирующую пленку можно укладывать только в нижнем облицовочном слое Кровля крыши обычно имеет такую конструкцию, по которой нельзя ходить, поэтому над плотницкой конструкцией вполне можно ограничиться теплоизолирующим слоем из стекло- или минеральной ваты, без верхней облицовки а на крыше можно уложить несколько переходных мостиков
При установке теплоизоляции в чердачном пространстве необходимо учитывать следующие моменты:
- над стропилами можно укладывать только специальные теплоизолирующие материалы, например высокопрочный риф леныи полистирольныи пенопласт;
- между стропилами обычно укладывают теплоизоляцию из минеральной или стекловаты, а над ней делается вентилируемый воздушный зазор. В последнее время промежутки между стропилами полностью заполняют теплоизоляцией из минеральной или стекловаты затем укладывают теплоизолирующий слой, а на верхней плоскости стропил - пропускающий влагу слой с закрытыми ячейками;
- под стропилами можно устанавливать любой теплоизолирующий материал - и такой, на который можно наносить штукатурку и такой, на который ее наносить нельзя но этот материал должен иметь теплоизолирующую поверхность;
98765432 1
Рис. 5.183. Послойное строение современной кровли с непрерывной теплоизоляцией под стропилами, установленной в поперечном направлении
1. - гипсокартонная плита; 2. - вентилируемый воздушный зазор во внутреннем пространстве; 3. -реечный каркас; 4. - гидроизолирующая пленка;
5. - нижняя непрерывная теплоизоляция; 6. - теплоизоляция между стропилами; 7. - верхний воз-
душный зазор; 8. - стропильная балка; 9. - поперечная балка
Рис. 5.184. Теплоизоляция кровли волокнистым теплоизолирующим войлоком
1. - продольный крой; 2. - отрезание бокового края; 3. - установка в промежуток между стропилами; 4. - закрепление гидроизолирующей пленки
с заклеиванием стыков
волокнистого материала
Рис. 5.185. Теплоизоляция кровли плитами из
1. - раскрой; 2. - установка в промежутки между стропилами; 3. - зажим, выравнивание по линии поверхности; 4. - установка гидроизолирующей пленки
Установка паре- и воздухонепрони-
Рис. 5.186.
цаемой пленки, края которой склеиваются при помощи двойной ленты
1. - на натянутую пленку устанавливают ленту с клеящим нижним слоем; 2. - край пленки накладывается на клеящий слой ленты; 3. - герметичная обработка боковых краев; 4. - установка нижних
крепежных реек
- в качестве теплоизолирующих панелей типа «сэндвич» можно применять пенопластовые (например, порановые) элементы, которые с помощью герметичных креплений устанавливают так, чтобы они образовали сплошную поверхность. При установке материалов типа «сэндвич» теоретически в конструкцию попадает очень малое количество влаги, и, учитывая стойкость этого материала к гниению и окислению, его можно устанавливать над стропилами или даже под ними.
Элементы кровли
Уже упоминавшаяся железобетонная валь-мовая кровля является продолжением монолитных перекрытий и изготавливается как панельная кровля, повторяющая скошенную линию плоскости крыши. Материалами для нее могут служить;
- полое железобетонное перекрытие,
- монолитный железобетон с элементами опалубки,
- сборные детали из пористого бетона.
Перекрытие из полого железобетона и чердачное перекрытие применяются уже почти полвека, первоначально они выполняли также функции потолка, затем их стали использовать и как наклонные элементы, продолжающие плоскость чердачного перекрытия. При сооружении наклонной плоскости крыши, учитывая будущие сопряжения конструкции под кровлей, следует исходить из того, что она должна будет начинаться с нижнего бокового края крыши или от парапета и что на ней должны иметься проемы для слуховых окон.
Рис. 5.187. Установка теплоизолирующих волокнистых плит распорным способом, в виде клина а) нарезка; Ь) установка; с) готовая теплоизолированная поверхность
Железобетонную плиту с элементами опалубки и монолитную плиту можно применять только для сооружения верхнего чердачного и замыкающего перекрытий.
Хотя с технической точки зрения установить такую плиту под углом можно, но при практическом выполнении работ сжатую зону, на которую приходятся нагрузки, можно будет соорудить только с применением бетонировки толщиной 12-15 см с верхней опалубкой, потому что в противном случае весь бетонный материал «сползет» вниз.
Перекрытие из пористого бетона обладает всеми свойствами, которые должна иметь верхняя ограждающая и несущая конструкция здания. Потолочные перекрытия изготавливают из пористого бетона с уровнем
Рис. 5.188. Установка волокнистого теплоизолирующего материала с картонным покрытием в промежутки между стропилами (редко применяемый вариант)
Рис. 5.189. Узлы сопряжения кровли крыши и надстроек, с укладкой теплоизолирующего слоя, надставленного деревянным материалом а) с армированной стеной, находящейся над крышей; Ь) со стеклянной стеной, находящейся над крышей; с) с застекленной крышей, возвышающейся над уровнем кровли
прочности Р 4,4, с несущей арматурой, имеющей антикоррозийное покрытие; выпускают плиты следующих размеров: толщина -20,24 и 30 см, ширина - 60 см и макс, длина - 600 см. Как несущие конструкции элементы подразделяют на две группы:
- обычные двухопорные, межэтажные и чердачные перекрытия;
- консольные перекрытия, преимущество которых состоит в том, что при их применении на балконных узлах и далеко выступающих навесах не образуются тепловые мосты. При максимальной длине плиты в 600 см выступающая часть консоли может достигать 1,50 м. (Теплотехнические характеристики и инструкция по применению содержатся в последней главе книги.)
Гидроизолирующие пленки для крыши и их укладка
При строительстве и реконструкции скатных крыш сегодня уже во всех без исключения случаях применяют специальную пленку для крыши, или, как ее называют профессионалы, предохранительную подкладочную пленку, ведь кровля обычно не обладает водонепроницаемостью, а просачивающаяся вода и испарения наносят вред многослойной системе кровли.
В современной многослойной конструкции крыши нельзя обойтись без предохранительной пленки, перечислим лишь некоторые из ее многочисленных функций:
- вентилирование слоев конструкции крыши, которое помогает регулировать ее микроклимат, обеспечивает воздушный зазор между пленкой, обладающей малым поверхностным сопротивлением, и кровлей крыши;
- создание защитного слоя, предохраняющего от вторичной влаги атмосферных осадков;
- снижение внешнего излучения, воздействующего на крышу и на дом (пленка обладает отражающим свойством).
Подкладочная пленка помещается между теплоизоляцией и кровлей крыши. Уже упомянутый воздушный зазор толщиной 2-10 см обеспечивают рейки воздушного зазора, которые называют контррейками.
В продаже имеется большой ассортимент подкладочных пленок, ширина которых обычно колеблется от 1,0 до 1,50 м, а длина достигает нескольких метров, обычно на рынок ее поставляют в виде синтетической пленки, усиленной внутренней сеткой, причем допускается провисание этой пленки. Пленки, которые нельзя натягивать, укладывают на доски. В этом случае можно использовать также пленки, которые применяют для изоляции плоских крыш.
Рис. 5.190 Конструктивный узел крыши и парапета, с внешней стеной и промежуточным перекрытием
1. - кирпичная стена типа YTONG; 2. - поясной элемент типа YTONG; 3. - дополнительная теплоизоляция; 4. - поясной элемент типа YTONG; 5. -железобетонная коленовидная стена с изломом; 6. -элемент стены-перегородки типа YTONG; 7. - лежень;
8. - болт для каменной стены; 9. - дилатационная теплоизоляция; 10. - слои пола; 11,- настил пола и теплоизолирующий слой 12. - перекрытие 13. -железобетонный пояс перекрытия; 14 - поверхностный слой штукатурки
\-25;30;37!
Рис. 5.191. Соединение кровли крыши с коленовидной стеной
1. - кладка типа YTONG; 2. - элемент опалубки YTONG; 3. - пояс коленовидной стены; 4 - шпилька; 5. - лежень; 6. - облицовка; 7 - основной анкер; 8. - кровля крыши; 9. - вентиляционный воздушный зазор; 10. - гидроизолирующая пленка; 11. - нижний воздушный зазор; 12. - калиброванная теплоизоляция
Рис. 5.192. Узел сопряжения крыши с верхним перекрытием
1. верхнее перекрытие; 2. - теплоизоляция, прерывающая тепловой мост; 3. - облицовка; 4. - стропильная балка; 5. - чердачный вентиляционный зазор; 6. - входное отверстие воздушного зазора; 7. - гидроизолирующая пленка; 8. - воздушный зазор под кровлей; 9. - контррейка; 10. - противомоскитная сетка; 11. - обрешетина; 12. - кровля крыши
Рулонные материалы, которые можно натягивать, укладывают параллельно навесу, причем куски укладывают, продвигаясь снизу вверх, с нахлестом около 10 см, чтобы атмосферные осадки, стекающие вниз, на участках нахлестов всегда попадали на поверхность куска лежащего снизу а не затекали между двумя кусками пленки, затем в верхней части стропил пленку закрепляют контррейками. Высота контррейки задает толщину воздушного зазора между пленкой и кровлей.
Вода скапливающаяся на пленке, обыч но находит самое слабое место и может вызвать серьезные протечки в проломах крыши и в разжелобках. Воду, стекающую по поверхности пленки, следует отводить в водосток навеса, потому что если влага не может беспрепятственно уходить из коне трукции, это приводит к протечкам в конструкции, вследствие чего со временем может начаться гниение плотницкой конструкции.
Летний перегрев, который ограничивает использование чердачного пространства и значительно снижает ощущение комфортности, возникает, если при выполнении строительных работ не уделили должного внимания вентиляции слоев конструкции и если эта проблема не решается в отношении всего здания. Что из этого следует?
Если на здание уложена кровля из темной бетонной черепицы, тогда в приятный теплый день в конце весны температура внешней поверхности теплоизоляции будет подниматься до + 80 СС. Для поддержания желательной температуры внутренних помещений + 25 °C (при разнице температур в 55 °C) придется значительно охлаждать помещение. При отсутствии такого охлаждения помещение будет быстро нагреваться до невыносимой температуры, а в чердачном пространстве вместо допустимых +15 °C она будет подниматься до + 37 °C!
На проветриваемой крыше - благодаря охлаждающему воздушному потоку - темпе ратура внешней поверхности теплоизоляции будет подниматься всего лишь до +35 °C. При этом для поддержания желательных + 25 °C
Рис. 5.193 Соединение фронтонной стены и кровли с гипсокартонной облицовкой и «сухой шту катуркой»
1. - стропильная балка; 2. - теплоизоляция; 3. - плен-ка-паробарьер; 4. - гидроизолирующая пленка; 5. -воздушный зазор; 6. - контррейка; 7. - обрешетина; 8. - черепичная кровля; 9. - эластичная теплоизоляция 10.-доска защитного козырька; 11.-гипсокартон; 12. - внутренний воздушный зазор 13. - нижняя горизонтальная балка 14.-«сухая» стыковка 15—17.— «сухая» штукатурка 18. - фронтонная стена
нам придется заботиться уже лишь об охлаждении, которое соответствует температурной разнице в 10 °C. Если мы не обеспечим такое охлаждение, помещение, конечно будет нагреваться, но нагрев не превратиться в невыносимо неприятный, в чердачном пространстве вероятная температура будет составлять + 27 °C, особенно если окна затенены, а конструкции имеют массу, которая смягчает нагрев.
Подкладочные пленки
Существует несколько вариантов уже упомянутых подкладочных изолирующих материалов, например:
- синтетическая пленка с вставкой из стеклоткани,
- полужесткая синтетическая плита, -алюминиевая фольга,
- алюминиевая фольга + плита из полиэтиленового пенопласта,
- незащищенная плита, уложенная на доски.
- водостойкий разделитель слоев металлическая или синтетическая поверхность которого соединена с теплоизоляцией плит.
Ассортимент подкладочных пленок для крыши обогащает также пленка Polifoam, которую укладывают под черепицей; пленка обладает уникальными формами и специфическими свойствами. Продукт марки S 3005/А1 представляет собой полиэтиленовый пенопласт толщиной 5 мм, с сетчатой химической структурой, с закрытыми ячейками и с односторонним покрытием из алюминиевой пленки. Также как и другие подкладочные пленки, она обладает водоотталкивающими свойствами, нечувствительна к влаге, выполняет функцию паробарьера. От массы пленок для крыши ее отличают два следующих важных свойства: теплоизолирующая способность и способность отражать излучение благодаря этим качествам улучшается ощущение комфорта, устраняется ощущение духоты.
Рис. 5.194. Обработка узла кровли и конька крыши с вентиляционным зазором
1. - вентиляционный зазор; 2. - выходное отверстие воздушного потока; 3. - вентиляционный элемент черепицы; 4. - гидроизолирующая пленка; 5. - закрепление края пленки; 6. - воздушное пространство чердака; 7. - кровля крыши; 8. - контрольный элемент ряда; 9. - коньковая черепица; 10. - нижний воздушный зазор; 11. - калиброванная теплоизоляция
Рис. 5.196. Узел сопряжения конька скатной валь-мовой крыши и кровли
1. - теплоизоляция; 2. - воздушный зазор во внутреннем пространстве; 3. - гипсокартон; 4. - стропильная балка; 5. - опорная рейка; 6. - воздушный зазор; 7. - гидроизолирующая пленка; 8. - верхний воздушный зазор; 9. - выходное вентиляционное отверстие; 10. - вентиляционный черепичный элемент; 11- кровля; 12. - загиб пленки на рейку с вентиляционным зазором; 13. - водонепроницаемый, герметичный эластичный пенопласт; 14. -коньковый черепичный элемент
В типичный весенний день, речь о котором шла выше, на интенсивно вентилируемой крыше с черепичным покрытием и подкладочной пленкой Polifoam/A1 температура внешней поверхности теплоизоляции будет составлять уже лишь 30 °C. Ощущение комфорта внутри помещения не ухудшается даже при отсутствии охлаждения, в чердачном пространстве предполагаемая температура летом сохраняется на уровне + 22 °C, но, разумеется, лишь в том случае, если применяется теплоизолирующий слой соответствующей толщины и качества.
Рис. 5.195. Вентиляция малого чердака, расположенного между кровлей и коньком крыши, через фронтон
1-7. - как на рис. 5.194; 8. - вентиляционные проемы на фронтоне; 9. - вентиляция ряда; 10. - коньковый черепичный элемент; 11,- нижний воздуш-
ный зазор; 12. - калиброванная теплоизоляция
Рис. 5.197. Узел соединения ската и кровли крыши, с вентиляционными воздушными зазорами 1. - калиброванная теплоизоляция; 2. - воздушный зазор во внутреннем пространстве/опорная рейка; 3. - гипсокартонная облицовка; 4. - угловая стропильная балка; 5. - поперечная рейка; 6. - эластичная теплоизоляция, прерывающая тепловой мост; 7. - нижний вентиляционный зазор; 8. - гидроизолирующая пленка; 9. - вентиляционный воздушный канал; 10. - верхний вентиляционный зазор; 11. -обрешетина; 12. - черепичная кровля; 13. - входное
Очевидно, что причину изменений следует искать в уникальных свойствах пленки Polifoam/A1, которая укладывается под черепицей, в ее способности отражать солнечное излучение и замечательных теплоизолирующих качествах:
- покрытие из алюминиевой пленки, направленное в сторону кровли, отражает часть тепла солнечного излучения и тепловой энергии, исходящей от нагревшейся кровли, в результате, правда, кровля нагревается немного сильнее, зато в воздушное пространство, находящееся под пленкой, попадает меньше тепла;
- нагрев воздушного пространства, расположенного под пленкой, снижается также за счет собственной теплоизолирующей способности пленки в сочетании с пенопластом толщиной 5 мм.
Алюминиевая пленка
Для подкладочного элемента, собственно говоря, подходит любая самонесущая стойкая к воздействию тепла прочная плита, установленная с соблюдением всех основных технологических требований.
вентиляционное отверстие под черепицей
8—
Рис. 5.198. Непрерывный вентиляционный узел у_______
чердачного пространства/фасада здания
1. - кирпичная облицовка; 2. - опорная арматура; 6 —
3. - консоль; 4. - накладная планка из кровельного
железа; 5. - водоотводная пластинка; 6. - воздуш- 1
ный зазор в фасадной стене; 7. - анкерный элемент;
8. - теплоизоляция фасада; 9. - вентиляционный воздушный зазор на крыше; 10. - гидроизолирующая пленка;
Рис. 5.199. Вентилируемый узел сопряжения кров-ли/стены здания
1. - калиброванная теплоизоляция; 2. - пленка, выполняющая функцию паробарьера; 3. - воздушный зазор во внутреннем пространстве; 4. - гипсокартонная плита; 5. - кровля; 6. - гидроизолирующая пленка; 7. - воздушный зазор; 8. - подкровельный воздушный зазор; 9. - вентиляционный черепичный элемент; 10. - накладной элемент из пленки; 11. - накладная планка из кровельного железа у основания стены
Рулонный, полужесткий, самонесущий алюминиевый лист толщиной 0,1-0,25 мм и шириной 80-100 см при укладке между слоями конструкции крыши в течение нескольких десятилетий будет исполнять функцию подкладочной пленки.
Лист так же эффективно отражает излучение, как и вышеописанный кэшированный вариант. Он обладает и еще одним преимуществом: в местах, которые подвергаются электроизлучению, слой крыши, изготовленный из металлического листа (по принципу коробки Фарадея), обеспечивает частичную защиту. К числу таких мест относятся зоны под линиями электропередач и зоны излучения, участки, расположенные рядом с мощными трансформаторами, антеннами сотовой связи, и многие другие. Еще одно преимущество заключается в верхних импульсных электрических разрядах, в защитной функции от разрядов молний - последнее свойство, правда, многие оспаривают, но «оболочка» из металлического листа, безусловно, действует как экран, защищающий здание от радиации.
Плиты-прокладки
Плиты-прокладки для крыши - это плоский и твердый вторичный слой, который служит для отвода атмосферных осадков.
Несущим каркасом обычно служит соединенное со стропильной балкой дощатое покрытие, деревостружечная или бетониповая плита. На нее укладывают вторичное покрытие из синтетических или толстых плит
18
10
5
Узел сопряжения окна в плоскости
Рис. 5.200. Соединение окна с кровлей в плоскости крыши
1. - калиброванная теплоизоляция; 2. - пленка, выполняющая функцию паробарьера; 3. - гидроизолирующая пленка; 4. - воздушный зазор; 5. -подкровельный воздушный зазор; 6. - внутренний водоотвод; 7. - вентиляционный черепичный элемент; 8. - окно в плоскости крыши с накладной рамой; 9. - воздушный зазор во внутреннем пространстве; 10. - гипсокартон; 11. - горизонтальная планка; 12. - теплоизоляция, снижающая эффект теплового моста; 13. - кровля; 14. - черепичный элемент для задержания снега
3
4
Рис. 5.201.
крыши и кровли
1. - гидроизолирующая пленка; 2. - загиб-воротник гидроизолирующей пленки; 3. - обрамляющая планка; 4. - эластичный уплотнитель края; 5. -пленка, выполняющая функцию паробарьера; 6. -теплоизоляция в промежутках между стропилами; 7. - эластичная теплоизоляция, прерывающая тепловой мост; 8. - поперечная теплоизоляция; 9. -поперечная балка; 10. - подбойка; 11. - горизонтальная планка; 12. - гипсокартонная облицовка; 13. - обрешетины; 14. - контррейка; 15. - воздушный зазор; 16. - кровля; 17. - воротник из свинцового листа, поддающегося формовке; 18. - окно в плоскости крыши (VELUX)
с битумным связующим веществом, это покрытие гарантирует отвод атмосферных осадков. Предохранительная изоляция из прокладочных плит позволяет уменьшить угол наклона черепичной крыши.
Таким же способом в качестве покрытия можно уложить на несущую основу и тонкую алюминиевую пленку, либо с накидом одного слоя на другой, либо наклеив ее на принимающую конструкцию.
Прокладочные плиты и пленки обладают определенными преимуществами, но их неправильное использование либо появление дефектов при выполнении работ могут причинить огромный вред. Поскольку без этих материалов все же нельзя обойтись, особого внимания заслуживает правильное соединение пленки с покрытием крыши, под этим подразумевается:
- наращивание пленки, плит с продольным нахлестом, расположенным между стропильной балкой и контррейкой;
Рис. 5.202. Нижнее и верхнее вентиляционные выходные отверстия под окном в плоскости крыши 1. - воздушный зазор в конструкции крыши; 2. - вентиляционное отверстие; 3. - вставная решетка; 4. - вентиляционный черепичный элемент; 5. - гидроизолирующая пленка; 6. - воздушный зазор со стороны внутреннего пространства; 7. - гипсокартон; 8. - вентиляционное выходное отверстие или просверленные каналы
- нахлест параллельно линии навеса;
- подсоединение желобов к нижнему или утопленному сточному каналу для вторичных вод атмосферных осадков;
- отвод воды в водосток, расположенный на линии навеса или независимо от него;
- создание вентиляционной щели или полосы рядом с верхним краем и коньком, при этом сечение перемычки у верхнего края контррейки должно обеспечивать идеальный воздухообмен у кровли;
- через каждый погонный метр навеса свободное сечение между нижней плоскостью обрешетины и пленочным покрытием, а также сточным желобом должно составлять 200 см2;
- проводка инженерного и технологического оборудования через конструкцию должна осуществляться так, чтобы из-за разрезов (или из-за прорывов, возникающих в процессе эксплуатации) пленка не теряла свою форму;
- нельзя допускать появления механических дефектов (прорывов), особенно на стадии строительства крыши;
- соединение не должно нарушать теплоизоляцию.
Рис. 5.203. Узел сопряжения окна в плоскости крыши с коленовидной стеной
1. - гидроизолирующая пленка, 2 - загиб гидроизолирующей пленки в виде воротника 3. - обрамление из металлического листа: 4. - эластичный уплотнитель; 5. - теплоизоляция: пленка, выполняющая функцию паробарьера; 6. - теплоизолирующий заполнитель; 7. - теплоизоляция, прерывающая тепловой мост; 8. - гипсокартон 9. - планка; 10. - лежень 11. - дюбель, 12 - дилатационная планка 13. - облицовка; 14. - стена-парапет; 15. -нижняя замыкающая доска, 16 - воздушный зазор: 17. - контррейка; 18. - обрешетина; 19. -воротник из свинцового листа; 20. - окно VELUX в плоскости крыши
Рис. 5.204 Слуховое окно на крыше, армированный парапет, сопряжение с крышей
1. - «плиточная» теплоизоляция: 2. - войлочная теплоизоляция; 3. - пленка, действующая как паробарьер; 4 - воздушный зазор/рейка со стороны внутреннего пространства; 5. - гипсокартонная плита; 6. - планка; 7. - надставка; 8. - доска подоконника; 9. - поперечная балка стропильной фермы; 10. - окно; 11. - опорная планка; 12. - воротник из свинцового листа + накладная планка из кровельного железа' 13. - обрешетина; 14 - предохранительная планка 15. - вентиляционный черепичный элемент; 16. - воздушный канал «перекатного» направления; 17. - верхний воздушный канал; 18. -гидроизолирующая пленка; 19. - нижний воздушный зазор в чердачном пространстве
Рис. 5.207. Водонепроницаемая обшивка с пленкой под кровлей крыши, вторичный отвод атмосферных осадков
а) с провисающим пленочным покрытием; Ь) пленка или листы, уложенные на доски
Рис 5.205. Измененный угол плоскости крыши мансардного типа, кровля чердак и армирован ный парапет
1. - «плиточная» теплоизоляция. 2. - войлочная теплоизоляция, 3. - планка; 4. - слой, действующий как паробарьер; 5. - воздушный зазор/рейка со стороны внутреннего пространства; 6. - гипсокартон;
7. - поперечная балка стропильной фермы; 8. - край стропильной балки в чердачном пространстве
Рис. 5.206. Соединение вентиляционной трубы и кровли крыши с предохранительной теплоизоляцией
1. - вентиляционная труба (канал); 2. - горловина; 3. - «воротник» вентиляционной трубы (BRAMAC), 4. - дополнительная войлочная теплоизоляция в виде бандажа; 5. - теплоизоляция: 6. - воздушный зазор; 7. - пластиковый «воротник», наклеенный на гидроизолирующую пленку; 8. - кровля
Ь)
Рис. 5.208. Закрепление нижней части пленки под навесом и надежный способ отвода атмосферных осадков
1. - пленка; 2. - пластиковая лента: 3. - профильная рейка; 4. - закрепление гвоздем; 5. - лобовая доска(варианты А. В)
Рис. 5.211. Крыша с кровлей из черепичных рядов, со структурой типа «сэндвич», с теплоизолирующими панелями, с обрешетинами для черепицы
Рис. 5.209. Предохранительная пленка под кровлей. соединенная с водостоком
1. - гидроизолирующая пленка; 2. - закрепление самоклеящейся лентой; 3. - пластиковая рейка;
4. - закрепление гвоздем; (А, В - альтернативные решения)
Рис. 5.210. «Герметичный» стык кусков пленки, уложенных под кровлей и выполняющих функцию паробарьера
а) параллельно стропильной балке; Ь) перпендикулярно стропильной балке; 1. - нижний настил из досок; 2. - внутренний вентилируемый воздушный зазор; 3. - воздухе- и паронепроницаемая пленка; 4. - двусторонняя клейкая лента; 5. - возможный распорный клин
Рис. 5.212. Крыша с теплоизолирующими панелями, уложенными поверх стропил, с водонепроницаемой предохранительной изоляцией, закрепленной сверху рейкой, с вентилируемым воздушным зазором и черепичной кровлей
Рис. 5.213. Теплоизолирующие панели, уложенные поверх стропил на несущий дощатый каркас и на паробарьерный спой, закрепленные гвоздями а) формирование конька крыши с нижним пленочным паробарьером; Ь) водонепроницаемое соединение панелей; с) прибитые гвоздями контррейки и обрешетины
Рис. 5.214. Непрерывное соединение теплоизолирующих панелей, уложенных поверх стропил, и теплозащитной оболочки фронтона
а) со стропилами, оставленными на виду снизу; Ь) с подвесным потолком из гипсокартона; с) с воздухонепроницаемой пленкой и подвесным деревянным потолком; 1. - наружная облицовка; 2. - теплоизолирующая самонесущая панель; 3. - закрытое воздушное пространство
Рис. 5.215. Теплоизолирующие панели, уложенные поверх стропил, поверхность которых снизу остается на виду, и каркас, несущий кровлю крыши
Рис. 5.216. Фаза установки контрреек и обрешетин над теплоизолирующими панелями
Рис. 5.217. Установка кровли на крыше с теплоизолирующими панелями, уложенными над стропильной фермой
1. - коньковая врезка; 2. - защита конька от атмосферных осадков; 3. - черепичная кровля; 4. - герметизация стыка; 5. - установка контрреек (над стропилами); 6. - установка обрешетин; 7. - горизонтальный стык с водонепроницаемой герметизацией; 8. - боковой стык; 9. - установка элемента навеса w
ми, установленными под стропилами, - вид снизу и фрагменты
1. - теплоизолирующая панель из твердого пенопласта; 2. - стропила; 3. - крепление; 4. - вертикальная канавка; 5. - горизонтальная канавка; 6. -стыковочный край
Рис. 5.219. Способ установки теплоизолирующей панели с облицовочным споем
Рис. 5.221. Аккумулирующая солнечную энергию крыша с многослойными панелями, уложенными поверх теплоизолированных стропил
а) вид в разрезе; Ь) вид спереди; 1. - кроеля из гофрированного металлического листа; 2. - ребро-складка; 3. - трубка коллектора солнечного излучения; 4. - стык трапециевидных ребер; 5. - шуруп; 6. - эластичная шайба; 7. - деревянное зажимное (принимающее) ребро; 8. - теплоизолирующая (самонесущая) панель; 9. - покрытие из отражающей металлической пленки; 10. - крепежная бороздка; 11. - пленка-паробарьер; 12. - дощатый настил; 13. - стропила; 14. - дополнительное ребро
Ь)
9 10 11 10 8 5 1 2
Рис. 5.220. Крыша с кровлей из гофрированного железа, с теплоизолирующими панелями на деревянном и стальном стропильном каркасе
а) с металлическим креплением на закрытом профиле; Ь) с металлическим креплением на открытом профиле; с) с креплением на деревянном несущем каркасе; 1. - кэшированная металлом или алюминиевым листом теплоизолирующая панель; 2. - гофрированный кровельный лист; 3. - стальной закрытый профиль; 4. - стальной Z-образный профиль; 5. - деревянный профиль; 6-7. - крепежный винт; 8. - крепежный шуруп для дерева; 9. - крепежный винт для кровельного листа; 10. - мягкая пластиковая прокладка, обеспечивающая герметичность
Пара-и воздухонепроницаемые слои
Паронепроницаемые слои, или, как их называют профессионалы, паробарьеры, помещаются вблизи нижней или внутренней плоскости, которую необходимо защитить от конденсата, т. е. они выполняют функцию промежуточного слоя конструкции и препятствуют фильтрационному воздухообмену через конструкцию между внешним и внутренним пространством.
Паробарьерный слой-это, прежде всего, полиэтиленовая пленка толщиной 0,10-0,30 мм, которая:
- улучшает воздухонепроницаемость конструкции;
- препятствует проникновению в конструкцию влаги со стороны внутреннего пространства;
- служит последним защитным слоем, который предохраняет нижний и внутренний поверхностный облицовочный слой от атмосферных осадков (для этого в конструкции должен быть водоотвод).
Рис. 5.222 Кровля из армированной плиты типа YTONG
а) вид в поперечном разрезе, Ь) вид в продольном разрезе; 1. - плита для крыши типа YTONG; 2. -соединительная канавка 3.-армированный бетон; 4. - предохранительная гидроизолирующая пленка; 5. - дополнительная теплоизоляция; 6. - вентилируемый воздушный зазор; 7. - обрешетина; 8. -стропила; 9. - черепичная кровля
9. - стропила; 10. - реики + кровля; 11. - цемент ный заполнитель с арматурой; 12. - окно в плос-
кости крыши
Защитный паробарьерный слой можно заменять и другими материалами, например элементами кровельных плит из пенопласта с двойным покрытием, это может быть тонкий металлический лист или пластик. Главное, чтобы этот материал служил паро-барьером, в результате мы получим воздухонепроницаемую конструкцию Разумеется, в этом случае необходимо позаботиться о том, чтобы перегородки в помещениях той части здания, которой крыша обеспечивает теплоизоляцию и паробарьерный слой, также были гомогенными и чтобы в них имелись открывающиеся окна (проемы).
Рис. 5.223. Кровля из плиты типа YTONG (образец схемы сопряжения стены типа YTONG с промежуточной системой крыши - с усеченной и полной высотой чердачного пространства)
1. - кровельная плита типа YTONG; 2. - плита-перекрытие типа YTONG; 3. - элемент стены типа YTONG; 4. - канавка, заполненная бетоном; 5. -элемент пояса и железобетонный пояс типа YTONG; 6. - оснастка железобетонного пояса' 7. -дополнительная теплоизоляция; 8. - обрешетина;
Плоские крыши и их
теплоизоляция
Рис. 5.224 Кровля у фронтонной стены с кровельным элементом типа YTONG
1. - венец; 2 - кровельная панель типа YTONG;
3. - дополнительная арматура, 4. - канавка заполненная бетоном' 5. - элемент венца типа YTONG
6. - железобетонный венец
Рис. 225. Кровля у фронтонной стены с кровельными плитами, выступающими над фронтонной стеной в виде консоли
1. - кладка типа YTONG; 2. - кровельная плита типа YTONG; 3. - канавка заполненная бетоном; 4 - опалубка типа YTONG; 5. - залитый бетоном анкерный штырь
Мало обеспечить поверхностную защиту плоских крыш от атмосферных осадков, необходимо позаботиться и об их теплоизоляции.
Плоские крыши бывают разных типов: однооболочные и двухооболочные; крыши, по которым можно и по которым нельзя ходить, а также зеленые крыши и пр.
Плоские крыши должны соответствовать целому ряду требований строительной физики, они должны быть водостойкими; предупреждать конденсацию влаги, которую вызывает диффузия пара, обеспечивать возможность для отвода влаги, попадающей в конструкцию; поддерживать низкий уровень теплопотерь. Наряду с прочими конструктивными и функциональными аспектами от этих требований зависит возможная послойная система.
Основные типы слоев
- однооболочные («теплые») крыши в которых все функции выполняет многослойная конструкция;
1 3 4 5 1а 2 4 6
1 3 4 5 6 7 1а 2 15 16 17
- двухоболочные («холодные») крыши, в которых одна оболочка выполняет функцию гидроизоляции, а выполнение остальных требований обеспечивает многослойная конструкция, отделенная вентилируемым воздушным зазором.
К группе однооболочных крыш относятся крыши с прямой системой слоев, где гидроизоляция расположена над теплоизоляцией, и крыши с обратной системой слоев, где гидроизоляция находится под теплоизоляцией. Можно также комбинировать эти две системы, т. е. гидроизоляцию можно поместить между двумя слоями теплоизоляции.
Анализируя крыши с другой точки зрения, их подразделяют на крыши с используемой и неиспользуемой поверхностью, на крыши с уклоном и без уклона.
Однооболочные плоские крыши
Теплоизолирующий слой однооболочных плоских крыш находится на несущей конструкции, над ним находится изолирующий слой, защищающий поверхность от атмосферных осадков. Слой, обеспечивающий уклон (если таковой имеется), может размещаться как под теплоизоляцией, так и над ней. Под гидроизолирующим слоем укладывается слой, который снимает давление пара. Теплоизолирующий слой крыш с прямой послойной системой, по сути дела, можно делать из любого теплоизо
лирующего материала, который выдерживает нагрузки, не изнашивается при хождении по нему и имеет невысокий коэффициент теплопроводности. Конечно, хорошо, если это будет материал, не слишком чувствительный к влаге, и если при нагрузках он имеет незначительное сжатие: с этой точки зрения более предпочтительны жесткие («негибкие») синтетические пенопласты.
Наиболее приемлемы теплоизолирующие материалы с сопротивлением теплопроводности 3-6 м2К/вт. Выбирая материал, следует также учитывать его износостойкость при хождении, а также вес слоя, который будет лежать над ним и обеспечивать уклон крыши.
Одним из основных типов однооболочных плоских крыш с прямой системой слоев считается послойная система, в которой теплоизоляция укладывается под основанием гидроизоляции (защиты от атмосферных осадков). К числу преимуществ данного типа конструкции относится то, что гидроизоляция укладывается на твердую основу (это особенно хорошо, когда гидроизоляция закрепляется на ней клеем) и что теплоизолирующий слой «защищен», поэтому и требования к нему предъявляются не столь строгие. К числу негативных свойств относится то, что данный тип конструкции уязвим с гидротехнической точки зрения, а также то, что при выполнении строительных работ в конструкцию и под гидроизоляцию попадает большое количество воды.
Рис. 5.226. Схемы многослойной структуры плоских крыш с теплоизоляцией и гидроизоляцией -слоями, дополняющими кровлю (по типам крыш) а) крыша, по которой нельзя ходить, с теплоизоляцией, расположенной под гидроизоляцией; Ь) крыша, по которой нельзя ходить, с теплоизоляцией, отягощенной бетонной плитой; с) крыша, по которой нельзя ходить, соединенная с кровлей из гофрированного листа; d) крыша, по которой можно ходить; е) крыша, служащая парковкой; f) «зеленая» крыша; д) реконструкция крыши; h) двухоболочная крыша;
1. - теплоизоляция из пористой полистирольной плиты; 1а. - теплоизолирующий элемент, обеспечивающий уклон; 2. - гидроизоляция от атмосферных осадков; 3. - слой, снимающий давление пара (разделительный слой); 4. - паронепроницаемый, или паробарьерный, слой; 5. - слой, дающий уклон (например, легкий бетон с добавлением полистирола); 5а. - бетонная подушка; 6. - несущее перекрытие; 7. - технологическая гидроизоляция; 8. - морозостойкая облицовка; 9. - фильтрующий бетон; 10. - дренажный слой; 11. - армированная облицовка из крупных элементов; 12. - прокладка (башмачок); 13. - покрытие, пригодное для передвижения транспорта; 14. - калиброванное железобетонное основание; 15. - грунтовая смесь и растения; 16. - дренажный и разделяющий слой; 17. - дренажная плита; 18. - гидроизоляция от присутствующей в почве воды атмосферных осадков; 19. - верхняя оболочка, основание гидроизоляционного слоя; 20. - вентилируемый слой
Гидроизоляцию от атмосферных осадков можно закреплять любым способом, однако чаще всего применяют битумные изолирующие плиты, которые укладываются на клей, а под ними необходимо уложить слой, выравнивающий давление пара.
Рис. 5.227. Непрерывность теплоизолиции на ломаной линии плоской крыши и внешней теплоизоляции фасадной стены
а) при обычном оформлении навеса; Ь) с приподнятым аттиком
Гораздо более целесообразно решение, при котором гидроизолирующий слой не наклеивается, а фиксируется нагрузкой, при этом под гидроизоляцией автоматически образуется щель, снимающая давление пара. Необходимо следить, чтобы вытяжная сила ветра не вызывала разрывов вдоль краев.
Груз из гравия допускается только в зданиях с небольшой высотой и на внутренних участках под скатной крышей. В случае применения более дорогостоящего груза -бетонной плиты - снижается вероятность появления сорняков. Если бетонную плиту укладывают на подставки, нагрузочный слой, а также проверка и очистка гидроизоляции будут вызывать меньше проблем. Под нагрузочным слоем следует поместить разделяющий защитный слой из синтетических материалов, войлока или из геотекстиля.
Уклон гидроизоляции на скате крыши должен составлять не менее 1,5%, а на плоскости крыши - не менее 2%. Однако полный и надежный отвод атмосферных осадков зави-
Рис. 5.228. Узел плоской крыши/фронтона фасадной стены в системе стены/крыши типа YTONG, соединенных с теплоизолирующим слоем
1. - кладочный элемент YTONG; 2. - поясной опалубочный элемент; 3. - элемент пояса типа YTONG; 4. - железобетонный пояс; 5. - балка пояса; 6. - эластичное порановое соединение стены и окна; 7. - облицовка; 8. - окно; 9. - водосток; 10. - крышка фронтона; 11. - опалубочный элемент типа YTONG; 12. - бетонное заполнение, изготовленное на месте; 13. - облицовка потолка; 14. - слой легкого бетона, обеспечивающий уклон; 15. - двухслойная теплоизоляция; 16. - гидроизоляция; 17. - забетонированный клин; 18. - нагрузочный слой гравия; 19. - накладная планка из кровельного железа у основания стены
сит не только от этого: многое определяется тем, как укладывали слой, обеспечивающий уклон. От обобщенного «среднего» уклона будет мало проку, если на поверхности гидроизоляции имеются углубления, потому что после дождя и таяния снега на поверхности крыши будут долго оставаться лужицы.
Теплоизолирующий слой целесообразно делать из двухслойных плит с кромкой («фальцем») по периметру. Из элементов, имеющих высокоточные размеры, можно в один прием уложить теплоизолирующий слой без сквозных вертикальных зазоров (без «тепловых мостов»). Под теплоизоляцией по гидротехническим соображениям необходимо уложить паронепроницаемый, или паробарьерный, слой.
Главное требование, которое предъявляется к теплоизолирующим материалам однооболочных конструкций крыш (помимо теплоизолирующего свойства), состоит в том, чтобы они не изнашивались при хождении по ним.
В качестве теплоизолирующего слоя, обеспечивающего уклон, можно применять не только монолитный легкий бетон и пенобетон, но и врезанный в уклон, пористый полисти-рольный пенопласт и минеральную вату.
Для плоских крыш, по которым нельзя ходить и поверхность которых не используется, показатели по нагрузкам на теплоизолирующие материалы будут иными. При более высоких нагрузках на крышу необхо
димо укладывать более прочные теплоизолирующие материалы, а в их послойной структуре существенных отличий нет.
В некоторых строительных системах для несущих конструкций крыши применяют трапециевидные стальные листы, либо конструкции сооружают из крупных сборных железобетонных панелей для крыш. При правильном проектировании несущих элементов они изначально укладываются с 2-3%-ным уклоном, т. е. нет необходимости делать специальный слой, который дает уклон, либо он понадобится лишь на определенных участках крыши (например, на аттике и на сточном желобе).
Легкие и облегченные несущие конструкции обычно характеризуются тем, что они обладают невысокой жесткостью, поэтому они изменяют форму и имеют значительный уровень теплового смещения, так что нет смысла закреплять клеем расположенные над ними изолирующие слои крыши. Для закрепления изоляции от атмосферных осадков имеется два способа: если несущая конструкция пригодна для этого, лучше использовать способ нагрузки, а если нет - можно обойтись и точечным механическим креплением болтами. Последний способ чаще применяют для конструкций из трапециевидных стальных листов, поскольку тонкие листы полосового железа, уложенные поверх высокопрочных бетонных панелей, непригодны для механического закрепления. Между прочим, закрепление способом нагрузки более предпочтительно как с точки зрения защиты гидроизоляции от внешних воздействий, так и с точки зрения тепловых и конструктивных смещений, которые в этом случае будут меньше связаны с остальными слоями. В то же время, отдав предпочтение механическому закреплению, следует помнить, что при этом мы неизбежно пробиваем паробарьерный слой.
Крыши с обратной системой слоев
Обратная послойная система плоских крыш проста, в ней нет паробарьера и слоя, снимающего давление пара, построить такую систему несложно. Над гидроизоляцией располагается теплоизолирующий слой, который закрепляется свободным нагрузочным слоем; теплоизоляция чаще всего делается из экстру-зированного пенопласта, который обладает незначительным водопоглощением, хорошей прочностью на сжатие, теплоизолирующим свойством, хорошей морозостойкостью. Теплоизолирующие плиты по периметру имеют прорезь (канавку), что позволяет соединять их так, что на них не образуется тепловой мост. Плиты можно укладывать только в один слой, потому что в противном случае между теплоизолирующими слоями образуется водяная пленка, которая действует как паробарьер. По этой же причине теплоизолирующий слой нельзя закрывать слоем, который действует как паробарьер. Теплоизоляцию нагружают слоем гравия или бетонными плитами, чтобы она не всплывала и не поддавалась действию вытяжной силы ветра.
Крыши с двойной теплоизоляцией
На плоских крышах с двойной теплоизоляцией нижний, менее качественный и более дешевый теплоизолирующий слой укладывается под изоляцией от атмосферных осадков, а, тот, который применяют для крыш с обратным порядком слоев, укладывают над более качественным слоем. В этом случае отпадает необходимость в парозащитном слое, однако теплоизоляция, изготовленная из двух разных материалов и уложенная по-разному, требует тщательных расчетов по пародиффузии.
Двойную изоляцию часто делают при ремонте плоских крыш, на которых первоначальный теплоизолирующий слой остается
Рис 5.229. Крыша, по которой можно ходить, и фасадная стена с непрерывной теплоизоляцией и с многослойной внешней системой
1. - тротуарная плитка; 2. -щель; 3. - отсортированный гравий; 4. - дренажная плита (полоса); 5. - водоотводный канал; 6. - сточный желоб; 7. -съемная решетка: 8. - защитная плита; 9. - гидроизоляция; 10. - железная окантовка основания стены; 11. - горизонтальная балка; 12. - воздушный зазор, 13. - фасадная облицовочная стена; минимальная h = 20 см
Рис. 5.230. Слои кровли плоской крыши/стоки на крыше
а) в здании с традиционной кирпичной кладкой; Ь) с двойной теплоизоляцией, без нагрузки; с) с теплоизоляцией, помещенной в деревянное перекрытие, с вентилируемым воздушным зазором; d) крыша, по которой нельзя ходить, с кровлей из трапециевидных листов
внизу, и эта конструкция может содержать первоначальные парозащитные слои.
Крышу с двойной теплоизоляцией обычно делают в двух случаях:
- когда конструктивные слои, расположенные под изоляцией от атмосферных осадков, имеют низкий уровень тепловой инерции: их общая удельная масса не превышает 250 кг/м3, а общее сопротивление теплопроводности не превышает 0,15 м2К/ вт, таким образом, возникает опасность,
Рис. 5.231. Узлы светового люка на плоской крыше
а) точечный световой люк с приподнятым незамерзающим крестом; Ь) световой люк в виде полосы, с теплоизолированным краем основания
что периодически температура внутренней поверхности (например, при медленном таянии снега) будет опускаться ниже точки образования росы;
- при ремонте крыши - если теплоизоляция недостаточно хороша, но все же она имеется в конструкции кровли, а состояние старой теплоизоляции не требует ее замены.
Первый случай обычно характерен для крыш с легкой или облегченной кровлей (т. е. для конструкций, выполненных с применением трапециевидного кровельного железа, и для железобетонных панелей с тонким верхним полосным железом), когда несущую конструкцию часто изначально делают с уклоном, поэтому слой, придающий уклон, не укладывается. Второй случай может возникнуть при ремонте изоляции плоской крыши с любой несущей конструкцией. Толщину нижнего и верхнего слоя теплоизоляции следует определять так, чтобы не возникало конденсации влаги внутри конструкции. Если это требование соблюдено, то конструкция будет обладать всеми преимуществами крыш с обратным порядком слоев, т. е. для защиты от испарений не понадобится устанавливать парозащитный (паронепроницаемый или паробарьерный) слой.
Крыши-террасы
Из-за смещений, происходящих под действием тепла и холода, - характерных дефектов, возникающих на «традиционных» крышах-террасах - все большее распространение получают крыши-террасы, построенные с применением «сухой» технологии, террасы с разборным покрытием.
Один из вариантов этой технологии предполагает укладку изготовленных в заводских условиях плит (бетонных, из искусственного или натурального камня) на уплотненный подстилающий слой из зернистого материала (обычно это дробленый камень или галька). К преимуществам данного решения относится то, что при укладке гидроизоляции на облицовочной плоскости ей можно придать меньший уклон, изменяя толщину подстилающего слоя. К недостаткам относится то что затрудняются очистка и текущий ремонт облицовки, а в «открытых» зазорах между плитами могут «поселиться» сорные растения.
При втором варианте уложенные сеткой облицовочные плиты на угловых стыках укладывают на опорные прокладки. Преимущество решения состоит в том, что такую облицовку легко чистить, за ней несложно следить. К числу недостатков относится то, что безукоризненную, нерас-качивающуюся и ровную поверхность можно изготовить только при очень точной укладке подстилающего слоя (либо в том случае, если можно регулировать толщину прокладок) Кроме того, химическое воздействие, связанное с эксплуатацией и чисткой облицовки, нарушают гидроизоляцию.
Преимущество обоих вариантов состоит в том, что не возникает дефектов, происходящих в результате теплового смещения и охлаждения, а если что-то и случится, обли цовку можно легко разобрать.
На крышах по которым можно ходить, т. е. в конструкциях с прямой системой слоев, теплоизолирующие плиты укладывают в два слоя, с послойным соединением, с чередованием зазоров и со стыковочными зазорами.
На крышах с двойной теплоизоляцией плитку следует укладывать в один слой, способом плетения, со стыковочными зазорами; в этом случае нет необходимости в укладке парозащитного слоя.
Второй слой теплоизоляции можно уложить над гидроизолирующим слоем, изготовленным из пенопласта с закрытыми ячейками (например, из ROOFMATE SL). Над ними укладывают пропускающий воду войлок, а сверху - внешние плиты по которым можно будет ходить и которые хорошо выдерживают нагрузки.
Крыши-парковки
Крыши-парковки должны иметь покрытие, пригодное для движения транспортных средств. Как правило, это либо асфальтовое покрытие, уложенное на бетонное основание, либо однослойный армированный асфальтобетон или базальтовый бетон. При проведении
расчетов следует исходить из предполагаемых нагрузок, определить величину силы сдвига, связанную с движением транспорта, необходимо также учитывать угол наклона, изменение размеров и сжатие, связанные с колебаниями температуры. Покрытие и его основу делают с распределительными зазорами смещения, чтобы размер плит, ограниченных зазорами смещения, не превышал 6 м2. Хотя зазоры можно заполнить мастикой, которая долго сохраняет эластичность, покрытие все же нельзя считать водостойким, поэтому под ним (с укладкой промежуточного разделительного слоя) необходимо также сделать дренажный слой, который одновременно будет исполнять роль сдвигающегося слоя. Этот слой можно сделать из дробленого камня, с помощью которого одновременно регулируется степень уклона (если, например, мы не хотим, чтобы покрытие повторяло уклон гидроизоляции). Данный слой играет существенную роль в защите гидроизолирующего слоя, а при двухслойной теплоизоляции крыши - в защите верхнего теплоизолирующего слоя, который также необходим, поскольку при возможном нарушении изоляции покрытие можно будет разобрать и отремонтировать. Между дренажным смещающимся слоем из дробленого камня и гидроизолирующим слоем необходимо уложить разделяющий защитный слой.
На крышах-парковках с прямой послойной системой теплоизоляция укладывается в деа слоя с послойным соединением и с чередующимися стыковочными зазорами; ее можно сделать из пористых теплоизолирующих плит, выдерживающих большие нагрузки. На крышах-парковках с двойной теплоизоляцией нижний теплоизолирующий слой делается из плит, которые можно укладывать вышеописанным способом, а верхний слой делается только из экструзи-роеанного полистирольного пенопласта.
Двухоболочная холодная крыша
На двухоболочных крышах теплоизоляция укладывается на нижней оболочке, а гидроизоляция - на верхней. Между двумя оболочками делается вентилируемый воздушный зазор, который служит для защиты материалов.
Для двухоболочных конструкций крыш рекомендуется использовать теплоизоляцию из минеральной ваты с открытой структурой волокна.
С профессиональной точки зрения к этой же категории можно отнести зеленые крыши, но мы, несмотря на это поговорим о них в отдельной главе.
Рис. 5.232. Наглядный послойный профиль зеленой крыши
а) деревянная кровля с биослоем уложенным поверх гидроизоляции, которую накрывает дренажная плита; Ь) биослой, уложенный на тяжелую кровлю с теплоизоляцией и промежуточным паро-и гидроизолирующим слоем (в течение нескольких дней равномерную влажность обеспечивает запас воды, имеющейся в раковинах дренажной плиты)
Зеленые крыши
Для зеленой крыши подходит всякая конструкция, которая в биологическом отношении способна нести почвенную массу. С практической точки зрения для этого подходит: - крыша без уклона (лучший вариант);
- плоская крыша с небольшим уклоном;
- скатная крыша с максимальным уклоном 15°.
С конструктивной точки зрения крыши без уклона и с уклоном относятся к одной и той же многослойной системе.
Общие замечания о зеленых крышах
Значение зеленой крыши, ее наличие, необходимость, эстетическую ценность и впечатление, которое она производит, совершенно по разному осмысливают горожане и люди, работа которых связана с природой.
Эффективная защита конструкции уже сама по себе говорит в пользу зеленых крыш: экологический защитный слой, уложенный на крышу, оберегает изоляцию от механических воздействий и от всасывающего действия ветра. Он защищает крышу от перегрева от солнечных лучей, от старения под действием Солнца, от непосредственного вредного воздействия льда и мороза. В результате более сбалансированного микроклимата значительно снижается тепловое смещение в конструкции.
В пользу зеленых крыш говорят и финансовые соображения, поскольку более высокие затраты быстро окупаются. Зеленые насаждения повышают ценность окружающей среды и самой недвижимости. Защита конструкции и изоляции снижает затраты на текущий ремонт, увеличивается срок службы здания и гидроизоляции. Поддержание сбалансированного микроклимата позволяет снизить потребление энергии.
Рис. 5.233. Зкструзированная полистирольная плита с раковинами для зеленой крыши, с различными теплотехническими параметрами а) варианты размеров; Ь) элемент
Повышается эстетическая ценность крыш. Зеленые насаждения, появляющиеся на крышах, террасах, фасадах, улучшают внешний облик города.
Известно также и психологическое воздействие этого типа крыш: всякое растение пробуждает ощущение близости к природе, успокаивает нас, улучшает общее состояние человека, побуждает к занятиям приятной работой по саду.
Нельзя недооценивать и воздействие зеленой крыши на экологию:
- высаженные на крышу растения в процессе фотосинтеза потребляют углекислый газ и вырабатывают кислород, в результате воздух становится чище;
- она удерживает воду атмосферных осадков, замедляет сток ее излишков, таким образом, разгружает канализационную сеть и водоочистные сооружения;
- удержанную дождевую влагу она постепенно возвращает в атмосферу, повышая, таким образом, влажность воздуха;
- испарение удерживает тепло, а теплоаккумулирующее свойство слоя земли, лежащего на крыше, снижает колебание температуры, способствует установлению более сбалансированного микроклимата;
- растения связывают пыль, фильтруют прочие загрязнения воздуха;
- неоднородная структура слоя почвы и ее звукопоглощающее свойство снижает шумовые нагрузки как во внешнем, так и во внутреннем пространстве.
Рис. 5.234. Зеленая крыша, уложенная на перекрытие с промежуточной теплоизоляцией а) дренажная ПВХ-плита; Ь) полистирольный элемент с раковинами; с) полистирольный элемент с воронками, с промежуточными слоями (перемещение воды сверху вниз и снизу вверх обеспечивают отверстия в раковинах и воронках)
Рис. 5.235. Принцип отвода атмосферных осадков на биокрыше с применением полистиропьного элемента (с раковинами)
Сферы применения
Большое преимущество зеленой крыши состоит в том, что ее можно оборудовать и на новом, и на старом здании, на утопленных в землю гаражах, на высотных зданиях, можно придать ей форму палисадника на ступенчатом здании, построенном на склоне горы, на выступах фасадов, можно оформить ее в виде атриума во внутреннем пространстве дома, в жилом районе или в квартале особняков, на промышленных предприятиях.
Для осуществления замыслов архитектора исходя из имеющихся возможностей можно выбрать экстенсивную или интенсивную зеленую крышу (экокрышу или сад на крыше).
На экстенсивной крыше высота плодородной среды должна составлять 15 см, а поверхностная масса - менее 150 кг/мм. На экстенсивной крыше можно посадить растения с небольшой корневой системой, хорошо переносящие засуху и заморозки, обычно не требующие полива и не нуждающиеся в сложном уходе. Эта система не предназначена для постоянного содержания на крыше, она лишь выполняет роль экологического защитного слоя. Поскольку система имеет малый вес, ее можно устанавливать на легких конструкциях, например на крышах цехов промышленных предприятий. Такая крыша имеет благоприятную послойную структуру и требует меньших затрат на содержание.
На интенсивной крыше высота плодородной среды должна составлять более 15 см, а поверхностная масса - более 150 кг/мм. И растения, которые высаживают на ней, уже требуют к себе больше внимания: это цветы, деревья, кустарники, вечнозеленые растения; они нуждаются в постоянном уходе, поливе, удобрении питательными веществами. Такая крыша с оборудованными дорожками и площадками может выполнять разные функции.
11
Рис. 5.236. Образец сочетания зеленой крыши с оснащенной водостоком крышей, по которой можно передвигаться
1. - тротуарная плитка; 2. - слой дренажного гравия; 3. - перфорированная плита + войлочный фильтр; 4. - сточный желоб; 5. - гидроизоляция;
6. - защитный слой; 7. - днище стока; 8. - решетка; 9. - опорный элемент; 10. - фильтрующий слой; 11. - слой соломы; 12. - слой крупнозернистой почвы под гумусом
12
10
2
9 8 7 6 5 4 3 1
Рис. 5.237. Верхним зеленой крыши можно создать, посеяв траву, или выложить его дерном, или устлать газонным покрывалом
спои
Рис. 5.238. Скатная крыша с биоспоем
а) теплоизоляцию обеспечивает только масса почвы; Ь)с дополнительной теплоизоляцией над кровлей; с) узел сопряжения крыши с основа нием стены, с боковой поло сой гравия
Условия использования
Если вы решили нанести на крышу биослой, вам придется провести серьезную аналитическую работу и составить проект, о каком бы здании при этом ни шла речь - о новом или старом, поскольку:
- содержание зеленой крыши вызывает дополнительные нагрузки;
- необходимо сделать соответствующий уклон и водоотвод;
- необходимо обеспечить парозащиту, соответствующую законам строительной физики, а также позаботиться о тепло- и гидрозащите;
- необходимо также учесть, насколько стойкой будет выбранная гидроизоляция по отношению к корневой системе.
На зеленых крышах с прямой многослойной системой для сокращения давления пара необходимо уложить парозащитный слой, поскольку обычное решение с отводом испарений (точечным или проложенным вдоль линии) едва ли будет осуществимо с технической точки зрения, да и с эстетической точки зрения оно может вызвать возражения, если на крыше оборудованы площадки. Данный тип крыш чувствителен к воздействию внутренней влаги, поэтому не рекомендуется оборудовать их на новых крышах.
Уклонообразующий слой, уложенный поверх теплоизолирующего, а также другие слои используемой плоской крыши обладают значительным теплоаккумулирующим свойством, поэтому в теплоизо
лирующем слое температурные колебания будут меньше.
Не вызывает сомнений, что будущее за зелеными крышами как за конструкциями плоских крыш, ведь их распространение предпочтительно и желательно как с экологической, так и с технической точки зрения. Учитывая лишь моменты, связанные с конструкцией, можно сказать, что самой безупречной стороной этих решений является защита изолирующих слоев - главным образом эффективная защита гидроизолирующего слоя. Хотя сегодня мы еще не принимаем во внимание того, что вегетационный и дренажный слои снижают теплопотери, нет сомнений, что в будущем и этому аспекту станут придавать очень большое значение.
Поскольку периодическое промокание слоев, расположенных над гидроизоляцией, служит барьером для испарений, предпочтительнее применять конструкцию с двойной теплоизоляцией. Для обоих типов конструкции большое значение имеет ровная гидроизоляция с уклоном не менее 2%, поскольку это обеспечивает полный и надежный отвод влаги, в этом отношении исключение составляют только крыши, которые аккумулируют атмосферные осадки. Не менее существенный момент - составление проекта и практическое создание высоконадежной гидроизолирующей системы, поскольку при данном типе крыши ремонт возможных дефектов изоляции - довольно трудоемкое и дорогостоящее дело. К числу важнейших требований относится и стойкость гидроизоляции к воздействию корневой системы, и если сама изоляция не обладает необходимыми свойствами, необходимо сделать специальный защитный слой.
Требуют ли растения регулярной заботы или лишь периодического ухода, это с точки зрения конструкции влияет только на материал слоя, в котором задерживается или через который просачивается вода, и на способ установки этого слоя. На зеленых крышах интенсивного типа достаточно сделать дренажную подсыпку, а на крышах экстенсивного типа рекомендуют в первую очередь применять прессованные пластиковые поддоны либо сочетать оба описанных метода.
Теплоизолирующий слой - так же как и на других используемых крышах - можно сделать из полистирольной плиты, качество которой допускает повышенные нагрузки.
Прессованные пластиковые плиты и поддоны, которые помещают под верхним биослоем, делаются из твердого ПВХ и прессованного полистирола. Они, по сути дела, накапливают воду, необходимую для верхнего биослоя, в то время как нижние (негативные) углубления позволяют отводить излишки дождевой воды.
Укладка биослоя на скатных крышах имеет два преимущества: одно из них как зимой, так и летом носит энергетический характер, а второе заключается в формировании эстетического характера среды. Недостаток состоит в слишком большой нагрузке на конструкцию крыши. Вы только вдумайтесь: приходящиеся на каждый квадратный метр дополнительные 20-30 см почвы могут удвоить нормативный показатель нагрузки и собственного веса! Таким образом, балки (деревянные конструкции) необходимо рассчитывать в соответствии с этими нагрузками.
Применение биослоя, которое вот уже несколько столетий известно в северных, особенно в Скандинавских странах, лишь теперь получает распространение в Центральной Европе, иначе обстоит дело с использованием плоских крыш.
Для скатных крыш в большинстве случаев лучше применить более простую систему слоев: например, нет необходимости в паробарьерном слое, а иногда можно обойтись и без
теплоизоляции, поскольку биослой укладывают непосредственно над гидроизолирующим слоем крыши. Поскольку здание и крыша испытывают на себе динамические нагрузки, в слой почвы необходимо уложить проволочную сетку с синтетическим покрытием и с верхним анкерным креплением, эту сетку будут оплетать корни. При двускатной крыше достаточно лишь перебросить сетку через конек, поскольку при этом сетка «ляжет» на крышу, как на седло. На скатной крыше вдоль навеса необходимо (по периметру) уложить слой гравия не менее 10/30 калибра, чтобы вода могла свободно уходить с крыши.
Верхние перекрытия и их теплоизоляция
Общую ограждающую конструкцию верхнего этажа и чердачного пространства - из-за их геометрического положения - часто называют чердачным перекрытием.
Теплоизоляция чердачного перекрытия двлается относительно легко. Сопротивление теплопроводности, которое будет соответствовать потребностям, должно составлять R > 4,0 м2К/вт. Чердак можно рассматривать как вентилируемый воздушный зазор большого размера, в котором зимой температура будет несколько выше, чем во внешней среде.
Рис. 5.239. Укладка теплоизолирующих плит на верхней стороне железобетонного перекрытия в чердачном пространстве
1. - перекрытие; 2. - теплоизоляция с более рыхлой структурой; 3. - теплоизоляция из твердых плит под облицовочным слоем
Чердачное перекрытие непосредственно не подвергается крайним воздействиям погоды, поэтому на нем без специального крепления, просто сверху, можно уложить волокнистые теплоизолирующие плиты. Малое количество слоев объясняется тем, что эта конструкция не нуждается в парозащитном слое, поскольку чердачное пространство вентилируется. По этой причине нет необходимости экономить на толщине теплоизолирующего слоя. Рекомендуется уложить теплоизолирующие плиты в два слоя, со связкой каждого слоя и со смещением соединительных зазоров между плитами.
При значительных нагрузках на чердачное перекрытие, если кровля не является высоко водостойкой, на теплоизоляцию можно уложить рыхлое покрытие, не являющееся паробарьером, а при использовании полистирола надежно решить проблему поможет бетонное покрытие. Бетонное покрытие служит для временной задержки влаги и снежной пыли, проникающей через кровлю, потом они испаряются с поверхности плиты. Не рекомендуется делать изоляцию из технологической пленки, поскольку это будет способствовать промоканию теплоизоляции и препятствовать просыханию конструкции. По-настоящему защитить крышу от атмосферных осадков может только предохранительный изолирующий слой под крышей.
Если слой, по которому можно передвигаться, не имеет опор, необходимо уложить качественный теплоизолирующий материал, который выдерживает большие нагрузки. Слой из строительных плит, по которому можно передвигаться, следует делать из больших плит (например, из деревостружечной плиты с цементным связывающим
веществом, а в некоторых случаях - из древесной ваты или из плит, содержащих костру). Если позволяют нагрузки на чердачное перекрытие, а также если имеющаяся кровля обладает хорошим водоотталкивающим свойством, в качестве покрытия чердачного перекрытия достаточно над теплоизоляцией уложить строительную плиту - как слой, по которому можно будет передвигаться.
Рис. 5.240. Соединенный с кровлей деревянный каркас верхнего перекрытия и сопряжение между поясом и стеной
1. -элемент стены типа YTONG;
2. - элемент пояса типа YTONG;
3. - железобетонный пояс;
4. - анкерный болт; 5. - облицовка; 6. - накладная планка;
7. - гипсокартон; 8. - воздушный зазор; 9. - гмдроизолиру-ющая пленка; 10. - рейка; 11. - теплоизоляция (для поверхности, по которой не передвигаются); 12. - деревянная балка; 13. - покрытие, по которому можно передвигаться; 14. - крыша; 15. -навес
Рис. 5.241 Укладка теплоизоляции с покрытием из плит, по которым можно передвигаться, на верхней стороне чердачного перекрытия
1. - установка уровня, выравнивание поверхности; 2. - установка опорной балки; 3. - укладка теплоизолирующей плиты; 4. - укладка покрытия из плит с гребнем и пазом
Рис. 5.242 Места установки теплоизоляции на аркадах
а) в напольном слое; Ь) на нижней плоскости перекрытия (идеальный вариант) с) в напольном слое и под конструкцией
Если в качестве опорных элементов верхнего слоя, по которому будут передвигаться, укладывают специальные балки (лучше всего из пропитанных сосновых реек или досок), можно использовать более дешевую продукцию, которая обладает меньшей прочностью на сжатие (в категории минеральных ват ее
относят к типу «не предназначенных для нагрузок»). В этом случае материалом слоя для передвижения - в зависимости от расстояния между балками - могут служить прибитые гвоздями сосновые доски или половицы.
Теплоизоляция чердачного перекрытия имеет еще одно практическое последствие. Температура на чердаке будет тем ниже, чем лучше теплоизоляция чердачного перекрытия. При более холодном чердаке (см. «холодные крыши») меньше шансов на то, что на плоскости кровли снег растает раньше времени и сползет с крыши или примерзнет к ней.
Теплоизолирующим материалом для деревянного чердачного перекрытия может служить любой волокнистый теплоизолирующий материал с невысоким пароизолирующим свойством. Синтетические пенопласты с закрытыми ячейками можно укладывать только на бетонное перекрытие. При оборудовании чердачного пространства на участках, не предназначенных для передвижения, имеет смысл нарастить теплоизолирующий материал, уложенный на наклонной плоскости крыши. На чердаках, где используется полная внутренняя высота, теплоизоляция кровли обычно укладывается непосредственно под верхний слой, предназначенный для передвижения, поэтому она должна быть «стойкой к перемещениям». Для теплоизоляции можно использовать и
Рис 5 243 Фрагмент узла аркады в здании с усиленной теплоизоляцией, при сплошной тепло изоляции внешней стены
1. - внешняя теплоизоляция; 2. - клеящий слой; 3. - основной слой + стеклоткань; 4. - тонкий слой поверхностной штукатурки; 5. - профильный водосток; 6. - капитальная стена; 7. - перекрытие; 8. - напольная теплоизоляция; 9. - дилатационная теплоизоляция; 10. - накладная рейка; 11. - основание; 12. - покрытие; 13. - внутренняя облицовка
естественные материалы, например тростник или солому. Однако в девяностые годы наиболее распространенными были полистирол и плиты из минеральной ваты можно также использовать любую разновидность перлитов и пенобетонов.
Перекрытия-аркады и их теплоизоляция
К числу аркадных перекрытий относятся неотапливаемые подворотни, переходы, гаражи с открытым воздушным пространством, закрытые балконы. Находящееся над ними отапливаемое пространство снизу (со стороны пола) соприкасается с внешней средой, со свободным пространством, т. е. оно охлаждается в направлении снизу вверх.
В связи с теплоизоляцией аркадных перекрытий наряду с энергетическими требованиями необходимо продумать моменты, связанные со спецификой тепловосприятия.
Температура над полом весьма значительно влияет не только на показатель радиационной температуры, но и на тепловосприятие, поскольку через ноги человека происходит непосредственный контакт с полом. Для обеспечения хорошего тепловосприятия необходимо обеспечить высокую температуру на поверхности пола; для этого необходимо уложить теплоизолирующий слой с сопротивлением R > 5 м2К/вт. По другим нормативам температура поверхности пола может быть ниже температуры воздуха в отапливаемом помещении максимум на 2,5 °C.
Если необходимо установить подвесной потолок на несущую конструкцию, теплоизоляцию можно уложить между двумя конструктивными слоями Распространено менее удачное решение, когда теплоизолирующие плиты или покрытие укладывают на подвесной потолок однако с теплотехнической и гидротехнической точки зрения более удачным считается решение, когда теплоизоляцию закрепляют на нижней плоскости перекрытия, поскольку в этом случае не образуется нежелательный воздушный зазор.
Если вместо подвесного потолка на нижнюю сторону устанавливают облицовочную плиту, для нее на высоте, соответствующей толщине теплоизолирующего слоя, необходимо установить несущие планки, которые закрепляются на несущем перекрытии. Для того чтобы не возникал эффект теплового моста, целесообразно установить деревянные несущие планки.
Теплоизолирующий слой можно приклеить, а поверхность - оштукатурить.
Рис. 5.244. Упрощенный вариант подвесного потолка а) непосредственная установка на потолке, с теплоизоляцией, уложенной между продольными планками, с облицовкой из профильных реек; Ь) предыдущий вариант с поперечной укладкой теплоизоляции; с) с подвеской на ббльшем расстоянии от потолка, с теплоизоляцией, уложенной на облицовку
Рис. 5.246. Элемент подвесного потолка с многослойной верхней и нижней структурой, с обрешетиной, подвешенной на телескопическое крепление а) вид в разрезе; Ь) продольный вид в разрезе; 1. - элементы подвесного потолка; 2. - перекрытие; 3. - «закрытый» воздушный зазор; 4. - плотное соединение; 5. - хомут; 6. - внешняя структурированная поверхность; 7. - телескопическое крепление; 8. - предохранительная заклепка; 9. -дюбель для установки подвесного элемента на потолке; 10. - несущий рельс (накладка); 11. -башмачок для закрепления стыка рельсов
Рис. 5.247. Теплоизолирующий элемент подвесного потолка, закрепленный с помощью клина а) фаза установки; Ь) в установленном виде
Рис. 5.245. Установка подвесного потолка с уменьшением внутренней высоты помещения с укладкой теплоизоляции на облицовочные панели
1. - подвесные рейки; 2. - укладка теплоизоляции между подвесными рейками; 3. - установка гипсокартонных плит; 4. - закрепление облицовочных плит шурупами w
Рис. 5.248. Этапы установки теплоизолирующей панели, закрепленной с помощью клина; плита одновременно является облицовкой теплоизолирующего подвесного потолка w
Рис. 5.249. Установленный на подвесной каркас гипсокартонный подвесной потолок с дополнительной теплоизоляцией из минеральной ваты
Рис. 5.250. Нижняя и боковая теплоизоляция пола с бетонной подушкой, распределяющей нагрузку
Рис. 5.252. Поп с лежнями и двуслойной теплоизоляцией
1. - перекрытие (или защитный бетон с изоляцией от почвенной влаги); 2. - нижний теплоизолирующий слой; 3. - дилатационная теплоизоляция;
4. - лежень; 5. - промежуточная теплоизоляция из твердого пенопласта; 6. - теплоизолирующая (замыкающая) распорка; 7. - дощатое покрытие пола
Подвесные потолки
Подвесные потолки, по сути дела, - это тонкая облицовка без теплоизоляции, они визуально уменьшают внутреннюю высоту помещения, т. е. служат средством оформления интерьера. Их роль заключается прежде всего в том, чтобы уменьшить слишком большую внутреннюю высоту здания или чтобы скрыть технологическое оборудование и проводку, имеющиеся в здании. Специальными подвесными потолками считаются те, материал и многослойная система которых помогают решить проблему тепло- и звукоизоляции, а также проблему пожарной безопасности.
Многослойная структура установленной в конструкцию подвесного потолка дополнительной теплоизоляции настолько проста, что отпадает необходимость в паробарьерном слое. Теплоизоляцию обычно устанавливают над облицовочным каркасом либо укладывают непосредственно на слой подвесного потолка, более того, элементы самого подвесного потолка также выполняют функцию теплоизоляции.
Исходя из требований, связанных с диффузией пара и противопожарной безопасности, в конструкцию подвесного потолка рекомендуется укладывать только волокнистые теплоизолирующие материалы.
Рис. 5.251. Узел системы подогрева попа и теплоизоляции
1. - плита подогрева; 2. - стальная решетка; 3. -обогревающая труба; 4. - дилатационная теплоизоляция; 5. - полиэтиленовая пленка; 6. - поли-стирольная теплоизолирующая плита; 7. - изоляция от почвенной влаги; 8. - защитная бетонная плита;
9. - напольное покрытие; 10. - подсыпка
Рис. 5.253. Многослойный пол с армированным сухим основанием, уложенный непосредственно на теплоизолирующий кирпич
1. - ковролин; 2. - слой клея; 3. - армированное основание; 4. - соединительная канавка; 5. - теплоизоляция (твердый пенопласт); 6. - тепло- и звукоизолирующий слой (при укладке на перекрытие); 7. - гидроизоляция - когда пол укладывается на почву; 8. - дополнительный профиль для соединения элементов основания; 9. - нижнее несущее основание или перекрытие
Настилы и их теплоизоляция
В закрытых пространствах здания - особенно в отапливаемых помещениях - пол необходимо теплоизолировать, если под ним находится неотапливаемое помещение. Данную тему мы уже затрагивали в разделе, посвященном теплоизоляции цоколей.
Рис. 5.254. Пол с двойной теплоизоляцией, с покрытием, основание которого закрепляется гвоздями 1. - перекрытие; 2. - выравнивающий слой; 3. -лленка-паробарьер; 4. - звуке- и теплоизоляция; 5. - пленочное покрытие (можно не использовать); 6. - теплоизоляция, уложенная между балками; 7. - балка; 8. - дилатационная теплоизоляция; 9. - черный пол; 10. - паркет; 11,- плинтус
Рис. 5.255. Многослойный пол с основанием из армированной плиты, с соединительными балками 1. - элемент армированной (прибитой гвоздями) плиты-основания; 2. - канавка для снятия напряжения в плите; 3. - балка; 4. - теплоизоляция, уложенная между балками; 5. - сквозной теплоизолирующий слой; 6. - гидроизоляция; 1. - несущая конструкция (например, защитный бетон); 8. - покрытие из рулонного материала
Для теплоизоляции пола применяют такие материалы, как полистирол, поран, реже - волокнистые материалы, для этих целей подойдут также перлит, перлитбетон, пробковое дерево и проч. Подбирать материалы следует, исходя из нагрузок, способов
Рис. 5.256. Укладка монолитного основания для попа с теплоизолирующими плитами а) укладка теплоизоляции; Ь) укладка бетонного основания
укладки и функционального предназначения, с учетом возможных негативных явлений.
На основание из твердых элементов или бетона пенопластовые плиты можно укладывать без предварительного анализа. Существенным вопросом является роль и
Рис. 5.258. Фазы укладки армированного сухого основания попа с теплоизоляцией
1. - возможная укладка паробарьерного слоя;
2. - укладка лежня; 3. - укладка теплоизолирующих плит; 4. - закрепление поперечных плит основания на лежнях w
наличие полиэтиленовой пленки, уложенной в многослойную структуру пола и покрывающей теплоизоляцию. Как уже говорилось выше, среди европейских специалистов нет единого мнения относительно того, нужно ли, можно ли ее использовать и вообще стоит ли говорить об этом. Практика подтверждает, что пленку, уложенную на эластичный изолирующий (особенно на волокнистый) слой, необходимо наращивать, кроме того, при бетонировании на ней неизбежно образуются разрывы. Если на пленочном покрытии имеются щель или сквозное отверстие, тогда вода, присутствующая в свежем бетоне, еще при укладке будет просачиваться сквозь них. Просочившаяся вода не всегда может испариться или уйти из теплоизолирующего слоя. Еще одна трудность состоит в том, что уложенная вышеописанным способом пленка затрудняет диффузию пара сквозь пол и перекрытия, которые охлаждаются снизу, что также приводит к промоканию перекрытий. Подобное промокание представляет особую опасность для волокнистых теплоизолирующих материалов. В специальной литературе применение пленки однозначно считают необходимым, но лишь с точки зрения защиты звукоизолирующего слоя. Если перекрытие имеет пористую структуру (например, с керамической подбойкой), пленочную и волокнистую теплоизоляцию можно устанавливать по усмотрению проектировщика. При наличии монолитных или железобетонных перекрытий, а также пола, имеющего гидроизоляцию снизу (например, цокольную подсыпку), необходимость совместного использования пленки и волокнистых или органических теплоизолирующих материалов уже вызывает сомнения. При наличии перекрытий, которые охлаждаются в направлении сверху вниз, настоятельно рекомендуется уложить под покрытием пола пленку-паробарьер.
Рис. 5.257. Фазы укладки сухого основания на теплоизоляцию методом стыковки
1. - возможная укладка пленки; 2. - укладка теплоизолирующей плиты; 3. - нарезка плит для основания; 4. - нанесение клеящего вещества и стыковка соединительных элементов перед окончательной установкой
с дополни
Рис. 5.259 Укладка основания попа тельным слоем
1. - укладка теплоизолирующего слоя из сыпучих теплоизолирующих материалов (например, из перлита) или плит с установкой окончательного уровня по высоте; 2. - укладка элементов основа ния методом стыковки; 3. - готовое основание, по которому сразу можно передвигаться; 4. - укладка напольного покрытия (например, ковролина)
Рис. 5.261 Сборное деревянное перекрытие с теп лоизоляцией уложенной между балками
Рис. 5 262. Поп с подогревом и его соединение с перекрытием и со стеной, при котором не образуется тепловой мост; пояс, прерывающий тепловой мост
а) с обычной дилатационной теплоизоляцией у стены; Ь) с теплоизоляцией, утопленной в основание стены; 1. - элемент стены типа YTONG 2. - элемент стены типа YTONG (на 50-75 мм меньше, чем элемент для восходящей стены) 3 - перекрытие и пояс; 4. - тепловой щит типа YTONG 5. - соединенная с ним теплоизоляция 6. - обли цовка; 7. - основание пола (например, система подогрева) 8. - защитная пленка; 9. - калиброванная теплоизоляция; 10. - загиб пленки; 11,- дилатационная теплоизоляция; 12. - теплоизоляция, интенсивно прерывающая твпловой мост; 13. -стеклоткань, уложенная в облицовку; 14. - плинтус
Рис. 5.260. Установка многослойного основания на старое покрытие
Рис. 5.263. теплоизоляция деревянного перекрытия с применением вспученного материала и сыпучего гравия
Для теплоизоляции пола можно применять только материалы не имеющие запаха и не образующие газов, а теплоизолирующие материалы с органическими добавками можно укладывать под полом только в местах, где полностью отсутствует влага. В домах старой застройки функции теплоизоляции выполняла межэтажная подсыпка из шлака, однако сегодня эта практика ушла в прошлое поскольку было доказано, что даже после полугодовой или годовой выдержки шлак выделяет очень большое количество газов. При использовании шлака в квартирах был плохой воздух, а их жильцы, особенно беременные женщины, жаловались на постоянную тошноту и т д Применение органических материалов - тростника, древесной стружки, пробкового дерева -требует большой осмотрительности, поскольку даже в ванной комнате они могут нанести значительный вред как внутри, так и в направлении изнутри наружу.
6. Проемы и застекленные поверхности на фасадных стенах
Окна и двери
С энергетической точки зрения внешние ограждающие конструкции зданий - не что иное, как стены, именно им мы и уделяем самое большое внимание. Но ведь двери и окна - точно такие же ограждающие конструкции, на которые также необходимо обращать внимание как на важное средство энергосбережения (рис. 6.1—6.2).
Энергетический баланс
Энергетический баланс застекленных (про
зрачных) проемов зависит от очень многих
факторов. Энергетический баланс складывается из следующих составных элементов:
Рис. 6.1. Воздействие ветра на здание, на окна (разница в атмосферном давлении)
а) на здание; Ь) на окно; 1. - между коробкой и стеной; 2. - между открывающимися створками и рамой; 3. - между стеклом и рамой; 4. - динамическая нагрузка на стекло
- трансмиссионные теплопотери;
- получение и потери радиационной энергии;
- воздухообмен через режимные и монтажные зазоры;
- непосредственное воздействие на тепловосприятие и энергетические потоки, необходимые для их выравнивания;
- естественное освещение.
Трансмиссионные потери
на окнах
Трансмиссионные потери можно рассматривать сточки зрения трех источников, которые
их вызывают; застекление, рама и монтаж.
Что касается застекления, основным вопросом в этом случае является количество слоев. Поскольку сопротивление теплопроводности самого стекла очень невелико, коэффициент теплопередачи зависит, прежде всего, от толщины воздушного зазора между листами стекла, от их вертикальных размеров и от коэффициентов теплопередачи. Увеличение количества слоев стекла, пусть даже это будет установка дополнительного третьего слоя в имеющееся окно, представляет собой традиционный способ улучшения теплоизоляции. Улучшению теплоизолирующего свойства способствует и использование специальных газов вместо воздуха, а также нанесение специального покрытия на стекло.
Теплопередача - т. е. теплообмен между поверхностью стекла и окружающей средой - в действительности складывается из двух процессов: из фактической теплопередачи, под которой подразумевается теплообмен между поверхностью и воздухом, а также из радиационного теплообмена, который происходит между данной поверхностью и объектами внешней среды (почва, здание, облака, влага, содержащаяся в воздухе). Для упрощения расчетов в практике проектирования эти два момента рассматривают совокупно, применяя некий условный коэффициент теплопередачи соответствующей величины, однако если мы изыскиваем возможности для энергосбережения, каждый фактор необходимо рассматривать отдельно.
На внешних поверхностях теплопередача - в результате действия ветра -более масштабна, а на внутренних поверхностях размеры теплопередачи и радиации одинаковы. На окнах и застеклениях фасадных стен в целях энергосбережения в большинстве случаев применяют двойное или трехслойное застекление (рис. 6.3-6.9).
Рис. 6.2. Соответствующие оформление и монтаж конструкции обеспечивают защиту конструкции окна от фильтрационного воздействия. Направления и место фильтрации:
А - стена/коробка; В - рама окна/рама створки; С -стекло/рама створки; 1. - рама окна; 2. - рама створки; 3. - застекление; 4. - теплоизолирующая, эластичная замазки; 5. - профильная накладка для воздушной и гидрозащиты; 6. - встроенный герметизирующий резиновый профиль; 7. - эластичный герметичный заполнитель (лента); 8. -эластичный уплотнитель шва, обеспечивающий возможность чистить окно
Рис. 6.3. Воздействия на входную дверь как на проходное окно
1. - рама двери, 2. - створка двери; 3. - цокольная часть; 4. - уплотняющая и герметизирующая круглая лента; 5. - капельный водосток; 6. - водостой кая поверхность, 7 - теоретическая линия глубины промерзания; 8. - теплоизоляция; 9. - поверхность, подверженная опасности появления внут реннего конденсата 10. - эластичное теплоизолирующее соединение' 11. - прерывающая тепловой мост теплоизоляция в конструкции здания; 12. -перемычка; 13. - направление осадков, действующих на здание; 14. - конструкция здания с постоянной температурой выше уровня промерзания
Материал для застекления следует выби рать, руководствуясь мнением и расчетами специалиста, потому что теплотехнические или трансмиссионные потери значительно отличаются друг от друга. Среди этих факторов решающее значение имеют следующие:
- количество слоев стекла,
- воздушный зазор между слоями стекла а) его толщина
Ь) заполнение (обычное или газовое),
- размер листа,
- толщина стекольного слоя,
- тип или вид системы, которая соединяет и закрепляет элементы,
- использованные системы покрытия (например, пленки).
Теплопотери во внутреннем пространстве можно сократить, если снизить радиацион ную теплоотдачу с направлением изнутри наружу, т е. эмиссионный фактор Его действие бывает особенно значительным главным образом в таких конструкциях, которые имеют небольшое сопротивление теплопередаче, поэтому на поверхностях с небольшим эмиссионным коэффициентом покрытие применяется прежде всего на застеклениях и на раздвижных, дополнительных конструкциях (на тонких пленках между листами стекла), предназначенных
Рис. 6.4. Конструктивный и теплотехнический разрез секционных теплоизолированных ворот гаража в собранном состоянии
1. - теплоизолированный элемент ворот; 2.-фар тук (с тем же теплотехническим сечением, что у ворот); 3. - уплотняющий и герметизирующий профиль; 4. - нижняя герметизирующая резино вая лента; 5. - теоретическая линия глубины про мерзания; 6. - направление осадков, действующих на здание; 7. - стена с коробкой; 8. - пол
для теплоизоляции в ночное время. В диапазоне видимого света эти пленки имеют хороший коэффициент теплопередачи, они не мешают естественному освещению В диапазоне инфракрасного излучения коэффициент теплопередачи имеет низкий показатель, он несколько снижает получение солнечной энергии в зимний период, но в то же время сокращает тепловые нагрузки летом. При длине волн более 3 рм коэффициент отражения ~ 0,8, пропуск 0, абсорбционный эмиссионный коэффициент - 0 2 т. е. радиационная теплоотдача поверхности будет незначительной. В результате этого снижается и коэффициент теплопередачи
Особо следует подчеркнуть, что нанесение покрытия на поверхность с малым эмиссионным коэффициентом направлено на снижение потока энергии, излучаемого стеклом в длинноволновом инфракрасном диапазоне, т е. на снижение теплопотерь. Его не следует путать с теплозащитными покрытиями и другими техническими способами, которые служат для снижения излучения, проникающего в помещение через застекление, т. е. для снижения тепловых нагрузок летом.
Рис. 6.6. Прерывающее тепловой мост металлическое окно, вмонтированное в стену здания традиционной конструкции, и его соединение с внешним, дополнительным теплоизолирующим слоем
Рис 6.5 Идеальное соединение окна со стеной, при котором важная с теплотехнической точки зрения глубина промерзания находится в одной плоскости а) на однооболочной капитальной стене; Ь) на двухоболочной принимающей стене с промежуточной теплоизоляцией
( 20 °C)
Окна, заполненные инертным газом
Аргон, единственный из инертных газов, который относительно легко можно получить из воздуха. На окнах с одной и двумя воздушными прослойками коэффициент теплопередачи при стекле с покрытием, имеющим небольшой коэффициент эмиссии, с толщиной слоя газа (аргоновый наполнитель) в 15 мм с будет равен к = 1,5 вт/(м2К), с криптоновым наполнителем к = 1,1 вт/(м2К). При трех слоях стекла, когда две поверхности имеют покрытие с невысоким коэффициентом эмиссии, с аргоновым наполнителем коэффициент будет составлять к = 0,9 вт/(м2К), а с криптоновым наполнителем можно получить сенсационно благоприятный коэффициент теплопередачи: к = 0,7 вт/(м2К), в то же время в диапазоне видимого света коэффициент пропуска составляет всего 0,57-0,67. Подобных результатов можно добиться, если использовать всего два листа стекла, но между ними натянуть одну или две пленки, поверхностное покрытие которых имеет малый коэффициент эмиссии.
Рис. 6.7. Элементы, из которых состоят окно/ дверь на фасадной стене: вместе взятые, они создают трансмиссионную теплопотери) (10/hO). Удачные образцы продукции важнейших европейских производителей
а) деревянное окно; Ь) пластиковое окно; с) алюминиевое окно с прерывателем теплового моста;
1. - рама окна; 2. - створка окна; 3. - теплоизолирующее застекление; 4. - эластичный теплоизолирующий заполнитель между принимающей конструкцией здания и проемом Определение трансмиссионной потери: а) застекление Ц
Ь) рама створки и окна Т, с) гибкое монтажное соединение г. Из данных трех частей вместе взятых складывается трансмиссионный показатель окна l0/h0 с номинальными теплотехническими размерами - в переводе на все окно в целом
Рис. 6.8. Монтажный узел рамы окна, выступающего из плоскости крыши. Там, где рама соединяется с кровлей, температура внутренней поверхности облицовки на коробке окна не должна опускаться ниже предела конденсации, поскольку в противном случае будет происходить конденсация пара
Рис. 6.9. Соединение створки типового окна, оснащенного герметичной и гидроизолирующей системой, а также двойной герметизацией и дополнительным предохранительным слоем стекла, которое на несколько процентов улучшает трансмиссионный показатель стекла. Благодаря многократному герметическому уплотнению коэффициент трансмиссионной теплопередачи щели рамы улучшается обычно раза в два
Рис. 6.10. Составные элементы типовых входных и балконных дверей - т. е. рамы окон и рамы створок, а также вставки, соответствующие теплотехническим требованиям
а) теплоизолирующее застекление; Ь) соединенные в блоки профильные деревянные детали; с) дерево с промежуточным теплоизолирующим слоем (тип DUFA)
Элементы рам и коробки
Материал, из которого делают коробки и створки для дверей и окон, а также их установка (даже если по проекту они имеют несколько стыковочных узлов) в теплотехническом отношении либо вообще не достигает, либо очень редко достигает показателей, которые имеет застекление
Из-за своей геометрической формы и материалов конструкции коробок и створок всегда связаны с риском возникновения теплового моста. Всем хорошо известны положительные свойства деревянных рам и различных комбинаций с прерывающими тепловые мосты вставками или не вызывающих теплового моста сочетаний из дере-ва/металла и пластика/металла.
Особенно большие теплопотери возникают вдоль линий, причиной потерь являются металлические распорные рейки между листами стекла. Эти потери можно значительно уменьшить, если использовать распорки из пеностекла или если утопить стекло глубже в раму (рис 610-6.18).
Тепловые мосты, которые образуются в процессе монтажа, а также возникают вдоль коробок, подоконников, перемычек, следует учитывать при проведении расчетов принимающих стеновых конструкций.
Рис. 611 Уникальные образцы входных дверей, отвечающие повышенным теплотехническим (и эстетическим) требованиям
а) с тройным теплоизолирующим застеклени-
ем; Ь) с утолщенным теплоизолирующим слоем, помещенным во вставку; с) со сплошной деревянной и металлической вставкой - соответствует как теплотехническим нормативам так и требованиям защиты имущества
Рис. 6.12. Теплотехнические параметры злемен-
тов секционных дверей весьма разнообразны, коэффициент k [вт/(м2К)| будет отличным только у элементов типа «сэндвич»
А - деревянные с креплением через гребень и паз 2,50-3,00
В - деревянные, с филенкой
С - однослойный металлический лист 4,00-5,00 D - двойной металлический лист, с теплоизолирующей вставкой:
а) с порановым пенопластом 44 мм 0,55
33 мм 0 80
Ь) со стирольным пенопластом 50 мм 0,95
33 мм 1,10
Монтаж
Производство дверных и оконных конструкций вместе с застеклением в наши дни почти на 90-95% осуществляется в заводс-
2,20-2,70 ких условиях, из-за конкуренции произво-
дитель теперь заинтересован в том. чтобы осуществлять контроль над качеством, это стало его обязанностью. Большое значение придается составлению проекта, подборке продукции, а затем - ее монтажу.
Рис. 6.13. Герметичное соединение рамы окна и рамы створок на фасадных проемах
а) двойная герметичная прокладка, соединенная с рамой; Ь) двойная герметичная прокладка, соединенная со створкой; с) двойная герметичная прокладка, соединенная с рамой и со створкой; d)одинарная герметичная прокладка, соединенная с рамой и со створкой
Рис. 6.16. Нижние воздушные затворы металлических ворот и дверей (устанавливаются у порога)
а) со щелью у края и со стыкующимся краем; Ь) с насадкой из резинового цилиндра снизу; с) с резиновым уплотнением, имеющим две воздушные камеры
Рис. 6.14. Секционные элементы двери с уплотняющим профилем
а) в открытом рабочем состоянии; б) в закрытом состоянии
Качество монтажа распространяется только на соединение между принимающей стеной и элементом рамы. С теплотехнической точки зрения под плохо смонтированным окном или дверью подразумевается не только то, что небрежно установлен теплоизолирующий уплотнитель, но и то, что проем плохо закрывается. Если сторона коробки примыкает к стене неперпендикулярно, герметичность распахивающейся створки вдоль линии сопряжения будет очень сильно нарушена.
Раньше окна устанавливали одновременно с кладкой стены, применялся способ сухого соединения: зазор штукатурили, раму прикрепляли к каждому ряду кирпича. Такое решение ушло в прошлое; для соблюдения теплотехнических требований и сохранения качества теперь окна можно устанавливать только в конструкцию здания. В монтажных размерах допускается рабочий зазор с разницей между номинальным и фактическим размером проема и двери или окна по 1 см. Самый простой и одновременно лучший способ установки,
Рис. 6.15. Нижний замыкающий элемент деревян-ных ворот и дверей (устанавливается у порога) а) распахивающиеся створки с щелью у края и со стыкующимся краем; Ь) поднимающиеся створки с насадкой из резинового цилиндра снизу; с) створки с резиновым уплотнением, имеющим две воздушные камеры
а) Ь)
Рис. 6.17. Нижний край створок распахивающихся дверей между пространствами с разной внутренней температурой
а) одинарная скользящая; Ь) двойная, с установкой резиновых профилей
когда применяется крепление с анкерной плитой и круговой герметизацией коробки. Анкерные пластины, придающие стабильность монтажу, по возможности должны иметь направление от окна внутрь, при этом будут реже появляться тепловые мини-мосты. Для герметизации установленных дверных и оконных конструкций вокруг коробки (это очень важный момент с точки зрения теплоизоляции) лучше всего использовать монтажные порановые пены, хотя допускается и применение минеральной ваты или бутирановой ленты. Еще одно преимущество монтажной пены состоит в том, что она настолько крепко соединяется с поверхностью, что уже сама по себе держит окно или дверь, кроме того, монтажная пена обладает эластичностью, которую придает ей внутреннее напряжение, поэтому она точно повторяет те изменения в форме деревянного или металлического окна, которые вызывает усыхание или тепловое расширение рамы.
Последующие методы энергосбережения
Параллельно со старением здания еще в большей мере изнашиваются дверные и оконные конструкции. Это объясняется двумя причинами: с одной стороны, в момент их изготовления действовали совершенно иные теплотехнические нормативы, с другой стороны, значительный вред им наносит усыхание деревянных деталей, изменение размеров и формы.
Установка уплотняющего профиля между открывающейся створкой окна и конструкцией рамы, заполнение тонких щелей между коробкой и стеной эластичным материалом, увеличение количества слоев стекла, установка дополнительной теплоизоляции на парапете окна и на подоконниках, а также на стороне батареи отопления - все это полезные меры, помогающие экономить энергию, но ни одна из них не позволит достичь такого результата, которого можно добиться в новом доме или с помощью новых окон.
Рис. 6.18. Различные способы правильной установки покрытий внешнего подоконника с идеальной тепло- и гидроизоляцией и герметизацией а-b) обычная оконная коробка/стена; с-е) соединение с направляющим рельсом жалюзи; f) подбойка коробки с расширенным косяком
Рис. 6.21. Соединение окна со стеной в точке В а) с непосредственным стыком; Ь) с расширенной коробкой, утопленной в притолоку; 1. - оконная рама; 2. - расширение коробки с помощью профильной рейки; 3. - внутренняя накладная рейка; 4. - эластичное закрепление с помощью монтажной пены; 5. - скоба; 6. - дюбель + шуруп; 7. -щель, заполнения волокнистым материалом или поролоном; 8. - эластичный заполнитель; 9. - принимающая стена
ВДВ
Рис. 6.19. Балконная дверь и окно либо делаются единым блоком, либо соединяются при монтаже с помощью специальной рейки; вид спереди с указанием узлов A-B-C-D
Рис. 6.20. Соединение окна и балконной двери с помощью рейки в точке А
а) простое соединение без уплотнителей; Ь) соединение с применением уплотнителей; с) соединение с использованием накладной реки и уплотнителя;
1. - окно; 2. - соединительный профиль; 3. - силиконовая лента; 4. - наклеенная поверхностная герметизация; 5. - накладная профильная рейка
1 2 1 ▼
Рис. 6.22. Нижнее соединение балконной двери в точке С с полом, уложенным на землю
1. - балконная дверь; 2. - теплоизоляция (пенопласт); 3. - опорный элемент, приподнимающий дверную коробку; 4. - верхний загиб гидроизоляции; 5. - эластичный заполнитель шва; 6. - прибитый к порогу алюминиевый L-образный профиль с перфорированной нижней частью; 7. - основание; 8. - покрытие пола на балконе; 9. - дилатационная теплоизоляция; 10. - плинтус; 11. - гидроизоляция; 12. - теплоизоляция пола; 13. - технологическое пленочное покрытие (применяется при необходимости); 14. - бетонное основание; 15. - покрытие пола
Рис. 6.23. Вариант узла нижнего соединения балконной двери в точке С
1. - порог балконной двери; 2. - теплоизоляция из пенопласта; 3. - плинтус; 4. - гидроизоляция; 5. - теплоизоляция пола; 6. - бетонное основание; 7. - покрытие; 8. - клеящий (подстилающий) слой; 9. - эластичный заполнитель шва; 10. - дополнительный воротник гидроизоляции; 11. - бетонное основание с уклоном; 12. - клеящий слой (флекс);
13. - балконное покрытие
Рис. 6.24. Нижнее соединение окна с парапетной стеной в точке D, без опорного приподнимающего элемента
1. - окно; 2. - безводный клей; 3. - крепление гвоздями; 4. - капитальная стена; 5. - материал, образующий уклон; 6. - крышка подоконника из кровельного железа; 7. - нижнее крепление коробки; 8. - теплоизоляция с применением монтажной пены; 9. - дополнительный профиль к доске подоконника; 10. - дюбель/шуруп; 11. - облицовка из перлитного раствора; 12. - доска подоконника
Рис. 6.25. Нижний узел окна в точке D с надставкой коробки (подоконник был соединен с коробкой в заводских условиях)
1. - окно; 2. - безводный клей - эластичный, безводный заполнитель шва; 3. - расширительный зазор; 4. - слой подстилающего раствора; 5. - подоконник из каменной плиты (искусственного камня); 6. - надставка к коробке; 7. - эластичное соединение коробки со стеной; 8. - эластичный заполнитель шва; 9. - соединительный элемент; 10. - заполнитель из теплоизолирующего раствора; 11,- парапет, облицованный керамической плиткой
Рис. 6.26. Соединение окна с дополнительной теплоизоляцией фасада, узел коробки
1. - окно; 2. - принимающая стена; 3. - дюбель + шуруп; 4. - зажим, фиксирующий коробку; 5. -крепление гвоздями; 6. - теплоизолирующий заполнитель щели; 7. - эластичный заполнитель внутренней и внешней части шва; 8. - дополнительная облицовка; 9. - плинтус; 10. - накладная доска на парапете; 11,- калиброванная теплоизоляция; 12. - кирпичная облицовка фасада, без воздушного зазора
Рис. 6.27. Нижний соединительный узел окно/принимающая стена с гидроизоляцией и герметизацией подоконника с металлической крышкой
а) обычная анкерная крышка из кровельного железа; Ь) скобка; с) металлическая крышка, установленная на дощатое основание; d) алюминиевый экструзированный профиль; 1. -принимающая стена; 2. - окно; 3. -теплоизолирующая монтажная пена; 4. - клин; 5. - крышка из обычного кровельного железа; 6. - типовой алюминиевый экструзированный профиль; 7. - водосток; 8. - проволочный анкер; 9. - гвоздь, забитый в шов; 10. - фиксирующий элемент из кровельного железа; 11,- дюбель; 12. - фиксирующая планка; 13. - доска-основание; 14. - волокнистая теплоизоляция; 15. - раствор, уложенный с уклоном
Рис. 6.28. Соединение окна в плоскости крыши с кровлей (вид в поперечном и продольном разрезе) 1. - окно VELUX; 2. - воротник из свинцового листа; 3. - обрамление из кровельного железа; 4 - железная спинка; 5 - опорный элемент; 6. - профиль для отвода конденсата; 7. - поролоновая полоска 8 - накладная полоска; 9. - пленочная подкладка под рамой; 10. - гидроизолирующая пленка; 12. -воздушный зазор; 13. - теплоизоляция коробки; 14. - стропильная балка; 15. - обрешетина
Рис. 6.29. Заполнение щелей теплоизолирующей монтажной порановой пеной на соединении оконной рамы со стеной
Рис. 6.30. Заполнение зазора между окном и стеной теплоизолирующей минеральной ватой
Рис. 6 31.Заполнение зазо ра между окном и стеной эластичным материалом а) заполнение поролоновой прокладкой с круглым сечением; Ь) последующее заполнение зазора элас тичным герметиком
Энергетические характеристики окон на рубеже тысячелетий
Никогда еще в технике строительства не наблюдалось такого развития какое произошло в последние десятилетия прошлого тысячелетия. В этой сфере авангардные позиции (как в количественном, так и в энергетическом отношении) занимают разработки новых моделей окон. Основной принцип при этом не изменяется, просто технические и конструктивные решения становятся более целесообразными (рис 6.35-6.36).
Ниже мы представим некоторые европейские технические новинки.
Одна из западноевропейских фирм разработала модель окна с коэффициентом к равным 0 5. Новизна модели заключается в том, что наружная часть створок окна делается из сосны, а внутренняя - из теплоизолирующего полиуретанового пенопласта. Показатель к у этого окна составляет примерно 0 5 вт/(м2К). В окнах с тремя слоями стекла к = 0,4, а с двумя слоями - 0,7 вт/(м2К)! При монтаже данного элемента в домах с пассивной, низкой или с нулевой энергетикой теплоизоляция окна имеет такой же показатель, как и стены
При неблагоприятных погодных условиях температура внутренней поверхности окон составляет более + 15 °C, т. е выше порогового коэффициента конденсации влаги. Значительно снижается степень теплового излучения около окна, появляется возможность предотвратить возникновение конвекции (обратного потока) во внутреннем пространстве.
Некая швейцарская фирма проектирует и выпускает обогреваемые окна, главная характеристика которых состоит в том, что они имеют систему электрического подогрева, при этом обогревающее устройство помещается непосредственно в оконной раме. Один погонный метр обогревающего элемента потребляет около 12-18 вт
Путем теплопередачи тепло попадает на теплоизолированное стекло, а оттуда отражается во внутреннее пространство. Главным условием для этого способа является применение окон и внешних конструкций здания, обладающих хорошими теплоизолирующими свойствами. В этом отношении очень хорошо зарекомендовала себя система окон Modulin. В течение трех отопительных сезонов годовую потребность в тепле удавалось удерживать на уровне 12,2 квтб/м2. Находясь в помещении перед таким окном, человек испытает ощущение, будто сидит перед огромным прозрачным камином.
Рис. 6.32. Дополнительные меры и возможности энергосбережения в местах расположения окон а) установка эластичной ленты между рамой и створкой окна; Ь) заполнение силиконом щели между оконной коробкой и стеной; с) установка дополнительной теплоизоляции на стене за батареей отопления: d) установка дополнительного слоя стекла
Рис. 6.33. Варианты профильного уплотнителя
Рис. 6.35. Дополнительная установка третьего слоя стекла в обычных сдвоенных створках окна
Деревянные окна Modulin устанавливается в комбинации с системой обогрева окон и регулирования. Для предупреждения перегрева пластинки жалюзи релюкса автоматически закрываются. Встроенная система вентиляции обеспечивает воздухообмен без сквозняков.
Проводятся эксперименты с застеклением, в котором между двумя стеклами находится вакуум. Предстоит еще решить проблемы, связанные с окантовкой, которая будет обеспечивать необходимое уплотнение и соответствующее механическое сопротивление, с распорками, которые устанавливают между стеклами, и проблему тепловых мостов, которые вызывают данные элементы.
Рис. 6.34. Установка уплотнителей на дверях между помещениями с разной температурой и на входных дверях
а) на коробке; Ь) на пороге; 1. - створка двери; 2. -коробка; 3. - ребро, на которое устанавливается профиль; 4. - самоклеящаяся пента; 5. - дополнительный трубчатый профиль; 6. - профиль для створки
Рис. 6.36. Окно с тройным застеклением (2+1) в т. н. гребешковой коробке (применяется в основном при реконструкции зданий и в домах, находящих в охранной зоне памятников архитектуры)
Затенители и их энергетическое воздействие
Когда речь заходит о затеняющих устройствах, многим приходит на ум лишь защита от летнего солнца, хотя такие устройства могут играть позитивную роль и зимой. Разумеется, неправильно используемое или плохо смонтированное затеняющее устройство может отрицательно влиять на здание и на отапливаемое помещение, особенно зимой.
100% 80-90% 80%
75% 40% 30%
Рис. 6.37. Способы снижения летних радиационных тепловых нагрузок на окно
а) основной показатель незатененного окна; Ь) жалюзи; с) щит-жалюзи; d) затенитель открывающийся или с фиксированной раковиной; е) щит, прижатый к плоскости здания; f) открывающий вид на улицу, но защищающий от солнечного излучения щит-жалюзи, который охлаждается потоком воздуха идущим вдоль внешней стены (процентный показатель может колебаться в пределах ± 5%);
Рис. 6.38. Размещение затеняющих устройств и жалюзи по отношению к окну
а) внутри помещения, от пола до потолка; Ь) в оконном проеме, внутри; с) между двумя слоями стекол; d) в оконном проеме, снаружи; е) на внешней плоскости фасада
Затенители бывают:
- фиксированные,
- мобильные,
- дополнительные элементы, устанавливающиеся снаружи или внутри здания или между стеклами.
Мобильное затеняющее устройство изменяет не только фактор освещенности, но и коэффициент теплопередачи эффект теплоизоляции. Частично эффект теплоизоляции вызывает само затеняющее устройство, частично - слой воздуха между затеняющим устройством и застеклением; в некоторых случаях этот эффект может
быть весьма значительным Закрытый воздушный зазор является более эффективным теплоизолятором.
При рациональном использовании мобильных затеняющих устройств можно получить определенные преимущества в использовании энергии В дневное время зимой затеняющее устройство держат в открытом состоянии оно не уменьшает поступление радиационной энергии в помещение. Зимой в ночное время в закрытом состоянии устройство понижает коэффициент теплопередачи, т. е. потери тепла, а летом защищает помещение от перегрева.
Рис. 6.39. Установленные на окно ставни жалюзи обеспечивают отличную защиту - от летних радиационных нагрузок, - от быстрого охлаждения зимой, - от незаконного проникновения в помещение;
а) сплошные ставни; Ь) вариант с фиксированными пластинами
Рис. 6.40. Установка теплоизолированного ящика жалюзи
а) при облицованной фасадной стене; Ь) в здании, оснащенном усиленной теплоизоляцией; с) на фасадной стене с кирпичной облицовкой; 1. - теплоизолированный ящик для жалюзи SCHWENK-DW; 2. - теплоизолированный ящик для жалюзи SCHWENK-ST; 3. - теплоизолированный ящик для жалюзи SCHWENK-KL; 4. - крайний профиль, несущий облицовку; 5. - облицовочный профиль; 6. - несущее ребро из древесностружечной плиты с фенольной смолой как связующим веществом; 7. - плита-оболочка с нанесенной на нее штукатуркой; 8. - вращающаяся ось жалюзи; 9. - вращающийся диск; 10. - щит жалюзи; 11. - направляющая профильная рейка; 12. - окно; 13. - профиль-подставка; 14. - зажимная пластинка; 15. - соединительный Z-образный профиль; 16. - выемка для бетонирования; 17. - дополнительная теплоизоляция; 18. - дверца, находящаяся на виду; 19. - теплоизолированная смотровая дверца; 20. - ремень (лента); 21. - клеящий слой; 22. - облицовочный профиль «Протектор»; 23. -подстилающий раствор; 24. - кирпичная облицовка; 25. - железобетонный пояс; 26. - теплоизолирующая полистирольная плита; 27. - гератекта; 28. - клеящий раствор; 29. - стеклоткань; 30. - облицовка; 31. - высокосортная поверхностная штукатурка; 32. - направляющая стойка; 33. - войлочное заполнение; 34. - крепление шурупом
так и снаружи вовнутрь
При расчетах это обстоятельство учитывают следующим образом: вместо первоначального коэффициента теплопередачи застекленной конструкции берут в расчет среднеарифметический ночной показатель теплопередачи конструкции, оснащенной затеняющим устройством. Режим практического использования конструкции не менее важен, чем выбор конструкции: необходимо принять решение, максимально соответствующее данной ситуации. Самый первый вопрос, которые следует проанализировать: в какой мере окно и застекленные поверхности летом нагружают теплом внутреннее пространство, каковы зимние теплопотери в направлении изнутри наружу (рис. 6.37).
Установленные на плоскости фасада затеняющие устройства могут весьма зна-
Рис. 6.41. Универсальное применение поднимающихся и откидывающихся щитовых жалюзи обеспечивает эффективную защиту как летом, так и зимой, как в направлении изнутри наружу,
Рис. 6.42. На традиционный ящик жалюзи с недостаточной теплоизоляцией установили дополнительную теплоизоляцию
чительно (до 1/3) снизить солнечное излучение, т. е. тепловую нагрузку на внутреннее пространство.
Нельзя ожидать слишком многого от самой распространенной системы - от релюкса, потому что наиболее эффективно она действует только при установке вне здания. Однако осуществить такой вариант довольно сложно, поскольку снаружи можно устанавливать только жалюзи с твердыми пластинками, а они стоят довольно дорого (рис. 6.38).
Рис. 6.43 Окно с ящиком для жалюзи в стене сложенной из полых бетонных элементов
1. - элемент кладки; 2. - тонкий слой кладочного раствора; 3. - армированный ящик для жалюзи, исполняющий роль перемычки; 4. - дополнительный слой теплоизоляции; 5. - тонкий слой штукатурки; 6. - стеклоткань (10-10 см) с нахлестом;
7. - облицовка фасада, 8 - футеровка оконной коробки; 9. - жалюзи вращающийся валик; 10 -щит жалюзи 11 - съемный теплоизолированный элемент раковины
Рис. 6.44 Соединение облицовки из каменной плитки с ящиком для жалюзи, оснащенным современной теплоизоляцией
1. - облицовка из каменной плитки; 2. - штифт в просверленном отверстии, 3. - упругая подвеска 4. - опорная скоба, 5 - эластичная горловина; 6. - подвесной стержень; 7. - телескопический элемент; 8. - болт в просверленном отверстии; 9 -регулятор уровня, 10. - дюбель 11.- теплоизоляция; 12. - теплоизолированный ящик для жалюзи; 13. - воздушный зазор; 14. - профильная крышка; 15. - жалюзи; 16. - окно; 17. - вырезанное гнездо; 18. - капитальная стена; 19. - пояс
Старинное затеняющее устройство щит-жалюзи вплоть до наших дней сохраняет свои позиции в архитектуре и как затени тель, и как элемент архитектурной формы. И зимой, и летом он дает значительный энергетический эффект (рис. 6.39-6.40).
Жалюзи применяются так же широко, как и затеняющие конструкции. Но данная форма затенения считается самой капризной, потому что неправильно смонтированный ящик жалюзи может увеличить потери тепла в несколько раз, что не восполняется положительной ролью, которую играет щит жалюзи, - во всяком случае, в зимнее время. Таким образом, недостаток жалюзи заключается в том, что наряду с положительной затеняющей функцией устройства неправильно подобранный ящик окажет отрицательное воздействие на годовой энергетический баланс. Очень важно соединить ящик жалюзи с окном и с внешней стеной так, чтобы фильтрационная щель и тепловой мост были минимальными.
Рис. 6.47. Зимний сад сам по себе является средством энергосбережения:
с осели до весны он поддерживает равномерную температуру в пространстве и в помещениях, находящихся за ним;
- при использовании затеняющего экрана в нем можно регулировать летние тепловые нагрузки
Рис. 6.45. Установленные на зимний сад сворачивающиеся внешние затенители снижают боль шие летние тепловые нагрузки на внутреннее пространство
Рис. 6.46. Затенение террасы и находящегося за ней помещения при помощи натянутого тента
7. Возможности энергосбережения
В этом разделе мы дадим некоторые советы относительно здания дополняющих его конструкций и их использования.
Затеняющие устройства для окон и энергосбережение
С энергетической точки зрения окна и двери здания являются самыми слабыми точками в ограждающих конструкциях, а если мы еще повесим на них внутренние затенители, возникает риск, что при неправильном применении затенителей зимой и летом мы будем ухудшать энергетический баланс здания.
Если способы обогрева помещений и расположение отопительных приборов можно варьировать, то место расположения штор привязано к определенному месту - они всегда располагаются около оконных проемов Обогревающие приборы и шторы очень сильно воздействуют друг на друга - как с точки зрения эффективности, так и в том, что касается энергосбережения.
Первостепенная экономическая задача состоит в том чтобы произведенная тепловая энергия в максимальной степени использовалась в жилом помещении. Размещение отдающих тепло батарей под окнами имеет немалые преимущества с точки зрения теплоотдачи и удержания полученного тепла в помещении (рис. 7 1-7.8)
На схемах наглядно видно, что шторы могут играть весьма негативную роль в обогреве помещения; разные способы использования штор дают различные результаты с точки зрения теплоотдачи и удержания тепла в помещении Важно знать, что внутренняя температура «'Закрытого» пространства, ограниченного стеной с окном и батареей, закрытой шторами запускает быструю, направленную изнутри наружу потерю внутреннего тепла (18 20 °C) через окно и его щели. Эта проблема наглядно отображена на схеме эффективности. Это, конечно, средние цифры, но из них следует, что, чем плотнее закрываются окна и чем толще шторы, тем сильнее возрастают эти показатели в негативном направлении, при более слабой герметизации и тонких шторах показатели смещаются в позитивном направлении.
На летний энергетический баланс внутренние затенители влияют в том смысле, что излученное тепло они удерживают в помещении, поэтому роль штор и летом будет проблематичной.
Рис. 7.1. Преимущества внутренних ставен:
- в открытом состоянии они не закрывают вид из окна, не препятствуют инсоляции;
- в закрытом состоянии снижают теплопотери в помещении;
- при закрытых ставнях установленная под ними батарея отопления легче и эффективнее отдает необходимое количество тепла
Рис 7.3. Шторы на окне и батарея отопления- с энергетической точки зрения лучшим считается вариант, когда шторы помещаются в оконном проеме, однако с эстетической точки зрения зто ухудшает внешний вид интерьера
а) вид спереди; Ь) вид сверху, фрагмент
Рис. 7.2. Взаимовлияние затеняющего устройства и установленной на парапете батареи (радиатор, конвектор) в значительной степени обусловливает потери тепла через окно (в направлении наружу) а) с энергетической точки зрения лучшим считается вариант, когда занавески подвешивают в оконном проеме; Ь) жалюзи, установленные между стеклами, улучшают только трансмиссионные теплопотери окна; с) самое неудачное решение, потому что из-за батареи отопления, находящейся между окном и шторами, на этом участке повышается температура (избыточное давление), которая заставляет окно более интенсивно отдавать тепло
Рис. 7.4 Шторы, повешенные над батареей отопления, как бы рассекают пополам эффективность теплоотдачи обогревателя, в результате часть отданного тепла в «закрытом» пространстве за шторой увеличит теплопотери)
а) вид спереди Ь) вид сверху, фрагмент
Рис. 7.6 Шторы и пол с подогревом
а) использование карниза играет отрицательную роль, потому поток воздуха ускоряет отдачу тепловой энергии (через окно наружу); Ь) целесообразнее использовать закрытый карниз в виде коробки потому что циркуляция воздуха будет происходить перед шторой, а охлаждающее действие микроклимата, который образуется между шторой и окном может быть таким же, как охлаждающее воздействие перегородки.
Рис 7.5. Эффективность батареи, закрытой што рои, может снизиться на 30-50% в зависимости от плотности материала штор и величины пространства, остающегося свободным по бокам а) вид спереди; Ь) вид сверху, фрагмент
Рис. 7.7. Эффективность батареи, установленной на парапете, в процентном выражении
а) при окне без штор; Ь) при шторах в оконном проеме; с) при одинарных шторах над батареей; d) при двойнь х шторах над батареей е) при закрытой батарее f) при батарее закрытой двойными шторами (самая плохая теплоотдача)
Рис. 7.8 Эффективность батареи при использова нии штор-жалюзи
а) жалюзи, установленные в оконном проеме; Ь) установленные над батареей отопления; с) конвекционный козырек между батареей и жалюзи, d) при установке перед батареей эффективность теплоотдачи значительно ограничивается (в верхнем ряду - показатель при закрьтых жалюзи, нижний ряд цифр - показатель при открытых жалюзи)
Рис. 7.9. Геометрическая связь между окном и батареей отопления, классификация по качеству А - батарея отопления и окно; В - послойная схема батареи и стены-парапета; С - теплотехнический срез теплоизоляции и стены; а) самое плохое решение, однако часто применявшееся в прошлом, потому что там где обогрев наиболее эффективен, стена бывает самой тонкой; Ь) обычный вариант; с) с улучшенным качеством; d) с теплоизоляцией, которую можно установить дополнительно; е) дополнительная теплоизоляция, которую можно установить в конструктивной стене, будет сдерживать более интенсивное перемещение тепла со стороны батареи; 1) лучший вариант - когда теплоизолирующий слой устанавливается на внешней поверхности стены, независимо от того, идет ли речь о батарее отопления или обо всем доме
Рис. 7 10. Обогрев внешних стен, при котором радиационным и конвекционным обогревателем является внутренняя поверхность стены, а теплоизоляция занимает место во внешней половине капитальной стены
а) внешняя стена из специальных кирпичных элементов; Ь) внешняя стена из бетонных опалубочных элементов; с) гипсокартонная плита, установленная (на каркас) перед пластинчатой батареей (энергетический показатель при этом будет почти таким же, как при обогреве стены трубами)
Необходимо рассмотреть роль отопительных приборов и штор в решении проблемы обеспечения здорового воздуха. Общеизвестно, что шторы загрязняются значительно быстрее прочих обивочных материалов поскольку они стоят на пути сильного потока воздуха. Загрязнение штор, закрывающих отопительную батарею, происходит еще более активно. Нас это часто раздражает, хотя надо радоваться этому, ведь и по схемам видно, что теплый воздух в цепи обогрева увлекает за собой летающие пылинки, а шторы поглощают их, то есть выполняют в данной среде функцию фильтра. Любая большая штора, расположенная рядом с батареей, снижает загрязненность воздуха в квартире на 30-60%.
Рис. 7.11. У окна, установленного в наклонной плоскости, цепь обогрева направляет специальный козырек, расположенный перед стеклянной поверхностью с интенсивной теппопотерей; если козырек отрегулирован правильно, он улучшает эффективность обогрева и сушит впагу, конденсирующуюся на поверхности стекла
Этот процесс происходит еще интенсивнее, когда в квартире имеется пол с подо гревом: ведь при таком способе обогрева под действием поверхностной подъемной силы вся пыль с пола поднимается, а шторы ее «связывают», т. е. фильтруют. Из этого следует, что шторы необходимо регулярно, по возможности два раза в год, стирать -лучше всего в середине зимы и весной.
Таким образом взаимосвязь между окном и батареей в значительной мере определяет эффективность обогрева в здании и теплопотери в помещениях (рис. 7.9-7.11).
Заполнение, герметизация щелей
С энергетической и паротехнической точек зрения очень важно, какие уплотнители применяются при соединении стен здания.
Очень важно, чтобы соприкасающиеся ограждающие конструкции, например окно-стена, стена-панель, а также щели и швы всех конструкций здания, которые под действием теплового расширения дают смещение, заполнялись эластичным и герметичным материалом. Заполнение щелей препятствует нежелательному движению воздушных потоков конденсации влаги, и далеко не последнюю роль в этом отноше нии играет эстетический фактор. К числу таких материалов принадлежат конструкции из кровельного железа и относящиеся к ним стены, при отсутствии заполнения щелей в результате насыщения влагой через несколько лет они ухудшат теплоизолирующее свойство конструкций.
При подборе заполнителей необходимо учитывать, где они будут применяться - во внутреннем или внешнем пространстве,
можно ли их красить. В продажу поступают эластичные заполнители и герметики разных цветов, для окрашенных внутренних поверхностей лучше выбрать акриловые материалы.
При подборе уплотнителей необходимо также учитывать, что части плит, которые подвергаются воздействию солнечного излучения, испытывают значительные нагрузки, связанные с колебаниями температуры.
Конструктивный Термостойкость материал
Силикон от - 50 °C
ТипА до+ 120 °C
Тип В от - 55 °C
до +180СС
Полисульфид от - 35 °C
(Тиокол) до + 80 °C
Полиуретан от - 30 °C
до + 90 °C
Акрилат от + 20 °C
до + 80 °C
При обработке и заполнении швов следует учитывать следующие моменты:
- Материал который используется для заполнения швов не должен быть пластичным, податливым, но должен быть эластичным. Ведь эластичный материал после придания ему какой-то формы, возвращается к первоначальному состоянию, а податливый материал сохраняет новую форму. Чем более эластичным будет уплотнитель тем лучше он повторяет смещения, происходящие в конструкции здания.
- Уплотнитель, который будет применяться для открытого пространства, должен быть теплостойким, потому что при соприкосновении с плитой в летний период он будет подвергаться значительным колебаниям температуры. Как правило, материалы на силиконовой, полисульфидной или полиуретановой основе достаточно теплостой-
Таблица 7.1
Уплотнитель основание нейтр. Силикон щелочь кислота Поли сульфид Пур Акриловая дисперсия Акриловый растворитель
Акриловое стекло + + Е - - - -
Алюминий + + + + + + -
Анодированный алюминий + + + + + + -
Бетон/облицовка + + - + + + —
Свинец + + - + + + -
Битум - — — - - Е -
Эмаль + + + + + — -
Изразцы,керамика + + + + + Е -
Стекло + + + + - — +
Жесткий ПВХ + + + + + + -
Красная медь + + - + + Е -
Латунь + + - + + Е -
Фарфор 4- + + + + - —
Цинк, оцинковка + + - + + + -
Е - Необходимо подтверждение производителя о соответствии
Рис. 7.12 Герметичное уплотнение
а) бетонная панель; Ь) панель из металлического листа; с) бетонная/металлическая панель; d)~е) монтажные панели и плиты; 1. - эластичное заполнение швов; 2. - уплотняющий шнур-заполнитель; 3 - элемент и стена подлежащие обработке уплотнителем; 4 - дополнительный профиль
ки, и их можно применять в сочетании с металлом. Акрилаты могут затвердеть и становятся хрупкими, что приводит к появлению трещин.
- Материал уплотнителя и конструкции должны быть совместимыми друг с другом материалы конструкции не должны разъе дать уплотнитель, и наоборот.
-Сцепление между уплотнителем и конструкцией должно быть прочным, иногда для этого необходимо один из материалов конструкции смазать грунтовкой, которая улучшает сцепление. Представляется целесообразным проконсультироваться на этот счет с производителем. Материалы впитывающие воду и сыпучие вещества (дерево камень, бетон и т. д.), обычно утрачивают способность к сцеплению
Заполнение швов (щелей)
После установки элементов, которые предстоит соединить, шов необходимо очистить и просушить, чтобы процесс соединения происходил интенсивно, заполнение было герметичным.
Ширина шва должна быть в четыре раза больше вероятного увеличения длины дета ли, толщина заполнения зависит от ширины шва, однако необходимо следить чтобы заполнитель мог свободно перемещаться т е прилипать к основанию он должен только с двух сторон, например, при треугольной форме шва уплотнитель не должен опускаться на дно шва. В таком случае в качестве опоры для уплотнителя следует использовать поролоновый шнур или синтетическую ленту, не содержащую клеящего вещества. Материал уплотнителя всегда зависит от структуры и материала принимающей поверхности (таблица 71 рис. 7.12). Опора уплотнителя помогает экономно расходовать уплотняющий материал
Печные трубы и энергосбережение
Из всего энергетического оборудования именно отопительные приборы производят тепло необходимое для обогрева данного пространства, квартиры. С точки зрения энергосбережения одним из основных элементов отопительной системы являет ся хорошая, «здоровая» труба. Качество трубы зависит от того, насколько ее размеры (диаметр дымохода, высота трубы и т. д.) соответствуют нашим требованиям, кроме того, она должна быть достаточно прочной и обладать теплоизолирующим свойством.
90-95% существующих труб являются однооболочными и предназначены для работы на твердом топливе. С газовым отоплени ем ситуация складывается иначе 5-10% - это традиционные трубы, остальные - двухоболочные, т. е. внутри корпуса трубы имеется покрытие, элементы оболочки или совре менная сборная труба(например труба типа Шидль). Однооболочные трубы - это кирпичные трубы, уложенные на обычный раствор, дымоход в них обычно делается прямоугольной формы, реже - с круглым сечением. В двухоболочных дымоходных трубах внутренняя система трубок, через
Рис. 7.13. Классификация труб, встроенных во внешнюю стену
а) запрещенный метод Ь) кирпичная стена между дымоходом и свободным пространством должна занимать не менее 25 см с) лучше всего, когда между вытяжной трубой и свободным пространством имеется независимый воздушный зазор (с закрытым пространством) d) после установки внешней теплоизоляции выпадение конденсата внутри трубы прекращается, труба остывает медленнее и работает интенсивнее; е) лучшее решение - установка сборной обсадной трубы (типа Шидль)
Рис. 7.14. Обсадная труба (типа Шидль) с кирпичным корпусом, сборным шамотным жерлом 1. - элемент обсадной трубы; 2. - теплоизоляция; 3. - кирпичный корпус; 4. - внешняя оболочка трубы; 5. - накладной камень 6 - носик для отвода влаги; 7. - замыкающий дилатационный элемент 8 - дверца для очистки трубы 9 дверца сборника сажи; 10. - сборник сажи; 11,- дымоход; 12. - заслонка
которые отводятся продукты горения, герметически соединяется с отопительным прибором.
Внутренние обсадные трубы делают из следующих материалов
- этернит,
- вестернформ, алюминиевые и иноксид-ные стальные листы.
- шамотная, огнеупорная труба и обсадные трубы,
- керамика.
Раньше этернитовые трубы применяли только для газового отопления, но сегодня их использование вообще запрещено Их применение было остановлено из-за того, что сера которая содержится в топ ливе, приводила к быстрому износу труб Растрескавшийся и обвалившийся асбестоцемент лишал трубу обязательного качества - газоплотности.
Рис. 7.15. Труба типа Шидль в собранном состоянии 1. - топка; 2. - заслонка; 3. - дымоход; 4. - патрубок; 5. - вытяжная труба; 6. - дверца очистного окна; 7. -сборник сажи; 8. - нижний очистной профиль; 9. -шамотная обсадная труба; 10. - теплоизоляция; 11. - внешняя сборная оболочка; 12. - возможная круговая кирпичная кладка; 13. - облицовочный лист; 14. - накладной камень; 15. - крышка; 16. -кровля; 17. - перекрытие, 18. - крыша
Рис. 7.16. Соединение стены-перегородки с кирпичной трубой
а) с внутренней кирпичной облицовкой; Ь) в капитальной стене, с кирпичным корпусом, уложенным перед перегородкой; с) с капитальной стеной уменьшенного сечения;
1. - кирпичная труба; 2. - YTONG, элемент 37,5;
3. - YTONG элемент 30; 4 - YTONG элемент 15;
5. - YTONG, элемент 30, 6 - прорезь; 7. - дилатационная щель
Трубы из вестернформа обладают более высоким качеством, они способы выдерживать тепло продуктов горения отопительных приборов которые работают только на газе, поэтому имеют более низкую температуру. Алюминиевые спиралевидные трубы имеют один недостаток: обобщив опыт, накопленный за несколько десятилетии, специалисты пришли к выводу, что содержащаяся в дым ном газе сера и недостаточно качественное соединение или методы строительства приводили к дефектам в работе. К строительным ошибкам относится случаи, когда между обсадной и основной трубой не делается теплоизолирующее заполнение или если вместо него зазор заполняют твердым материалом (например, раствором или отощенным бетоном), которые разрушают алюминий.
Применение шамотных обсадных труб на рубеже тысячелетий считается в строительстве одним из направлении высоких техноло гий. Одно из направлений этого производства - система Шидль, которую выпускают европейские производители.
Шамотные обсадные трубы системы Шидль предназначены для систем отопления рабо тающих как на твердом, так и на сжиженном топливе и на обычном газе, их можно надежно
Рис. 7.17. Теплоизоляция трубы типа Шидль с круговой кирпичной обсадкой над крышей
А, В - варианты распределения нагрузок на крышу 1. - элемент шамотной вытяжной трубы; 2. - элемент оболочки, 3. - теплоизоляция обсадной трубы; 4. - дилатационный элемент; 5. - накладной камень; 6. - распределитель нагрузки; 7. -воздушный зазор; 8. - кирпичная стена; 9. - водосток из железа; 10. - крышка; 11. - крышка у основания трубы; 12. - дилатационная теплоизо ляция; 13. - эластичный (опорный) слой; 14. -кровля крыши; 15.-теплоизоляция кровли
Рис. 7.19. Насадка на трубу из сборных элементов для увеличения силы тяги (выдерживает все агрессивные воздействия погоды)
Рис. 7.18. Труба типа Шидль и ее теплоизоляция, с облицовкой над армированной крышей
1. - элемент обсадной шамотной трубы, 2. - элемент оболочки; 3. - соединенная с оболочкой теплоизоляция; 4 - дилатационный элемент; 5. -накладной камень; 6. - опорный распределитель; 7. - воздушный зазор; 8. - чешуйчатая облицовка из сланца или кровельного железа; 9. - вертикальные доски; 10. - каркас; 11- водосток из кроввль-ного жвлеза' 12. - крышка основания-13. - кровля крыши; 14 - наклонная бетонная плита; 15. - теплоизоляция; 16. - дилатационная теплоизоляция; 17. - эластичный опорный элемент; перекрытие
эксплуатировать где угодно. Кроме обсадных труб и выпрямителей, производители выпускают также т. н. оболочные элементы - одно- и трехтрубные, а также трубы с дополнительным вентиляционным каналом. Данное семейство труб благодаря наличию теплоизоляции и простоте в сборке относится к одной из наиболее популярных категорий продукции.
Керамические обсадные трубы в настоящее время получают распространение в Европе, правда, пока их используют только в качестве эксперимента, понадобится еще несколько десятилетий, чтобы выяснить, как они зарекомендуют себя при эксплуатации в течение длительного времени Дополнительные каналы трубы обеспечивают воздух, необходимый для горения при эксплуатации печей.
Обсадные трубы из искусственной смолы, усиленные стекловолокном, можно применять только для отвода дымного газа с невысокой температурой Последнюю разновидность можно применять в качестве внутренних обсадных труб, которые устанавливают при модернизации старых кирпичных труб.
Вопросы энергетического характера
При сооружении труб всякое обстоятельство, влияющее на качество, а также отсутствие любого из необходимых параметров имеет очень большое значение с точки зрения энергосбережения. В связи с этим из всего спектра встречающихся дефектов упомянем следующие:
- Не соответствующая требованиям теплоизоляция внешних труб или вообще ее отсутствие затрудняет работу котла, снижает его коэффициент полезного действия (ухудшает горение).
- Отсутствие теплоизоляции на внешних трубах приводит к конденсации пара на стенках трубы и примыкающей к ней стене, стена обесцвечивается, затем пропитывается влагой, что приводит к снижению ее теплоизолирующей способности, а через несколько зим внешняя конструкция промерзает.
- На трубах, имеющих внутреннюю обсадку, промежуток между дымоходом и корпусом трубы заполняют не теплоизолирующим материалом, а монолитным веществом, образующим тепловой мост. - бетоном или раствором. В этом случае, даже если обсадная труба обеспечивает хорошую блокировку, влага, содержащаяся во внешнем пространстве, конденсируется внутри конструкции трубы, что приводит к снижению эффективности ее работы и к нежелательным тепло-потерям.
- Плохое соединение обсадной трубы и неправильная система нижнего отвода конденсата также могут привести к ухудшению качества. Главный принцип состоит в том, чтобы трубу строили так же, как канал.
- Так же, как и жерло, верхняя часть трубы влияет на работу отопительного прибора, следовательно, и на его КПД.
Система вентиляции и энергосбережение
Вентиляция, обмен воздуха - естественное и необходимое требование, которое предъявляется к каждому зданию и помещению. Там, где эту проблему можно решить с помощью открывающейся створки окна или форточки, трудностей не возникает. Вентиляционные каналы и дымоходы необходимы в таких помещениях, где нельзя прорубить окно.
С энергетической точки зрения вентиляционный канал - очень существенная вещь: если не принимать особых мер, в процессе введения и отвода первичного и вторичного воздуха наружу будет уходить огромное количество топливной энергии. В двух- или трехэтажных домах такое происходит редко, однако в зданиях большей высотности при неправильно сооруженной вентиляционной трубе расточительный расход энергии в пересчете на всю массу может принимать большие масштабы.
Вентиляционные каналы с традиционной кирпичной кладкой, работающие не в механическом режиме, отходят от каждого этажа, как и дымоходные трубы. Их преимущество заключается в простоте сборки, недостаток -в потребности большого (строительного) объема, а также в том, что трудно регулировать их работу и эффективность.
Вентиляционные каналы с системой труб более практичны уже потому, что
Рис. 7.20. Вентиляционная труба, состоящая из отдельных элементов
а) вытяжная труба на каждом этаже; Ь) вытяжная труба-сборник с дополнительной шахтой
Рис. 7.22. Армированная вентиляционная труба-сборник круглого сечения, с раздельными функциями, с отдельными подсоединениями к кухне и к туалету
1. - с переставным опалубочным вентиляционным подсоединением; 2. - дугообразный элемент для сгиба; 3. - Т-образный элемент; 4. - вентиляционная труба
имеют круглое сечение, они более просты в эксплуатации, их легко регулировать. Вентиляционные каналы собирающей системы представляют собой весьма рациональное решение, поскольку состоят из т. н. дополнительных шахт, для них требуется меньше места. Очень важно, чтобы вентиляционные трубы или комплекс труб точно так же, как и дымоходы, в неотапливаемом пространстве и под крышей имели теплоизоляцию, поскольку это способствует улучшению их работы и эффективности. В любом случае необходимо позаботиться о подаче свежего воздуха.
Рис. 7.21. Армированная вентиляционная труба-сборник с теплоизоляцией над кровлей крыши
1. - вытяжная труба; 2. - дополнительный канал; 3. - соединительный проем; 4. - теплоизоляция;
5. - смотровое окно; 6. - кровельное железо; 7. -дилатационный бортик; 8. - вентиляционная труба;
9. - вытяжка с сеткой от насекомых
Рис. 7.23. Узел армированной вентиляционной трубы с дополнительным каналом, расположен ный над крышей
1. - вентиляционная вытяжная труба; 2. - дополнительный канал; 3 - соединение с переставной вентиляционной решеткой; 4. - профильная над ставка; 5. - головной элемент; 7. - водостойкая крышка; 8. - теплоизоляция; 9. - дилатационная теплоизоляция вытяжной трубы 10 - круговая кирпичная кладка
Сточки зрения проветривания подсоединенных к дымоходу пространств и энергосбережения необходимо обращать внимание на следующие моменты:
- сечение проема, через который помещение соединяется с дымоходом, должно быть регулируемым в соответствии с потребностями (если оно не оснащено таким регулирующим устройством, ушедшее «в трубу» тепло увеличит счет, который нам предъявят за отопление);
- свежий воздух в неотапливаемое помещение должен подаваться не из обогреваемого, а из нейтрального пространства (напри мер, из чулана) или снаружи;
-лучше всего, если в отапливаемом помещении (если оно соединено с дымоходом) будет установлен вентилятор, оснащенный магнитным клапаном включающимся через цепь электрического тока Такая система в ванной комнате или в туалете за год позволяет сэкономить столько «товарной» энергии, сколько нам придется потратить на вентилятор.
Способы энергосбережения в системе отопления здания
Пятьдесят-семьдесят лет назад было совершенно естественным, что отапливали лишь те помещения, в которых нахо
дилась семья, и лишь в то время, когда члены семьи находились там. Собственно говоря, это очень экономичное решение, хотя сегодня мы не может считать его достаточно комфортным, ведь при этом сыреют конструкции. Характерные для того времени отопительные приборы (печи, буржуйки, камины) сами по себе не обеспечивали равномерного распределения тепла, при котором было бы приятно находиться в помещении. Приходилось прибегать к разного рода «уловкам» чтобы почувствовать эффективность обогрева: например, надевать на себя несколько одежек завешивать стены ков рами, пользоваться толстыми пледами, специальными креслами, которые предупреждали ревматизм , - и все это станови лось неотъемлемой частью системы инженерного оборудования здания.
В квартирах с центральной системой отопления, в коттеджах периодическое и локальное отопление сегодня осуществляется так же, как и в старые времена, только гораздо эффективнее. Для этого не нужно ничего, кроме автоматических регу ляторов или более пристального внимания. В продаже уже имеются автоматические регуляторы, реагирующие на внешнюю и/или внутреннюю температуру и работающие по нескольким программам Наряду с нормальным можно запрограммировать умеренный обогрев (более совершенная автоматика предлагает потребителям целый набор программ). Можно даже задать программу на ночной, дневной периоды, на выходные дни или на весь период отпус ка. Точно так же, как мы планируем свою жизнь на несколько недель вперед, можно заранее спланировать и обогрев помещений. Возникает правомерный вопрос: не обойдется ли это слишком дорого? Если уделить этим системам немного внимания, то использование большинства из них позволяет сократить расходы в десятки раз В обоих случаях ключевая проблема одна и та же как спланировать программу которую будет осуществлять или автоматика, или человек. Если не уделять этому достаточно внимания то мы и на отоплении не сэкономим, и не будем чувствовать себя дома комфортно. Чтобы избежать этого, необходимо несколько подробнее остановиться на некоторых вопросах.
Энергетические условия снижения отопления
На схеме 7.24 представлена предположительная программа умеренного обогрева в ночное время, соответствующая потребностям жильцов и изменению температуры внутри помещения В пять часов вечера по завершении программы нормального отопления приступаем к сокращению обогрева. Понижаем внутреннюю температуру с 20 °C до 15 °C, в соответствии со
время h
------ тепловая мощность ------ принципиальная тепловая мощность ------температура
Рис. 7.24 Регулировка температуры отопления: А, В, С - временные зоны включения и работы
схемой КПД снизится с 20 квт до 15 квт. Сплошная линия изображает КПД, который мы должны фактически запрограммировать для котла, а штриховая линия - уровень кпд, который был бы нам необходим для постепенного процесса охлаждения и нагревания если бы при этом мы не учи тывали воздействие стен.
Как видно из схемы КПД резко снижается, затем устанавливается на необходимом нам уровне отопления. Штриховая линия внутренней температуры понижается не столь резко. Причина отклонений состоит в теплоотдаче стен, которые замедляют остывание воздуха Нагрев необходимо начинать значительно раньше момента, когда нам понадобится температура в 20 °C. Необходимый нам КПД поднимается более резко, чем внутренняя температура (ведь надо согреть и стены) Серые зоны между сплошной и штриховой линиями необходимого нам КПД отражают участие стен в обмене энергией. Левая зона, обозначенная буквой «А», обозначает тепло, использованное остывающими стенами правая зона, обозначенная буквой «В», обозначает дополнительное тепло, необходимое для прогревания стен. Совершенно очевидно, что вторая зона больше, поскольку при нагревании необходимо также восполнить тепло которое отдали стены стены необходимо прогреть.
Зона «С» обозначает сэкономленную тепловую энергию или соответствующее ей количество топлива. Сокращение отопления будет экономичным в том случае, если зоны «А» и «В» в сумме будут больше, чем зона «С». На основании данной схемы легко сформулировать правило: чем дольше нас нет дома, тем значительнее можно понизить температуру. Не вредно знать, что стены и мебель, а также домашняя утварь аккумулируют в 500 раз больше тепла, чем воздух внутри помещения Поэтому, с одной стороны не стоит слишком сильно понижать внутреннюю температуру, а если это все же необходимо, тогда следует учитывать более длительный период нагрева.
Если у нас имеется программируемый регулятор, необходимые показатели можно получить, как было описано выше. Однако не следует рассчитывать на то, что с первого раза нам удастся найти идеальный режим. Если у вас имеется комнатный термостат, нужно учитывать, что после вашего возвращения домой некоторое время в квартире будет прохладно. Если термостат установлен на внутренней стене, есть смысл установить на нем более высокую температуру, чем обычно, и, когда он отключится в первый раз, установить его на нормальный показатель. При этом стены прогреются быстрее. Если мы можем регулировать только температуру воды, которая выходить из котла, ее следует понизить, а нагрев можно будет ускорить, установив более высокую первоначальную температуру.
Локальное регулирование температуры
При центральном отоплении вся квартира обогревается одновременно, поэтому если мы хотим, чтобы в одном из помещений температура была ниже или выше, чем везде, об этом придется позаботиться отдельно. Этого можно добиться либо установкой клапана на батарее, либо установив на батарею термостатический клапан, можно также регулировать клапан вручную. При центральной системе отопления, установленной в 90% квартир и учреждений, это не всегда бывает просто сделать.
Применение термостатических клапанов представляется наиболее простым, но их не везде можно установить. При внезапном потеплении в дневное время может случиться, что все клапаны одновременно замкнутся и насос выйдет из строя. Поэтому необходимо либо поставить на насосе ограничитель давления, либо установить клапаны только в помещениях, где чаще всего приходится регулировать температуру.
Аналогичная ситуация существует и с традиционными клапанами: нельзя закрывать их все одновременно - такое, конечно, никому и в голову не может прийти. Проблемы могут быть иными: мы не знаем, насколько сократили циркуляцию. Если систему сдерживать слишком сильно, насос может раньше времени выйти из строя. При подключении системы отопления все клапаны обычно находятся в открытом состоянии, поэтому вначале ее можно регулировать только в одном направлении. В этом случае каждый клапан надо немного прикрыть и таким образом отрегулировать температуру.
После этого можно проводить дифференцированную регулировку по каждому помещению.
Независимо от того, какие стоят клапаны - обычные или термостатические, не следует забывать, что вмешательство в работу одной батареи сказывается на всех остальных. Необходимо помнить, что нормальное состояние отопительной системы следует устанавливать с учетом большинства помещений, тогда и реакция будет не столь значительной, по возможности это необходимо рассчитать заранее. Лучше, если сначала на фиксированном уровне устанавливается температура помещений, с учетом их дальнейшего пропорционального распределения. Это можно сделать, например, при помощи нижних клапанов. Дальнейшая регулировка будет отличаться именно от данного состояния, и отличие будет в несколько раз меньше, чем без такой первоначальной регулировки.
Энергетические вопросы, связанные с эксплуатацией жилья
В первых главах книги мы уже рассматривали причины, которые приводят к неправильному проектированию и выполнению строительных работ, теперь попытаемся настроить читателей на внимательное отношение к вопросам энергосбережения. К сожалению, это довольно сложная проблема, расточительный расход энергии, связанный с эксплуатацией квартиры или дома, не знает пределов.
Ошибки, связанные с эксплуатацией
В данном разделе рассмотрим вопросы конденсации и связанные с ней проблемы. Конденсация в значительной мере зависит от того, как мы отапливаем, проветриваем здания, какую изоляцию устанавливаем на внешних ограждающих конструкциях. Раньше - да и в недавнем прошлом тоже - теплоизоляция не играла решающей роли при проектировании конструкций внешних стен. Причина этого крылась в том, что расходы на отопление были не столь значительными. Сегодня у людей другие потребности, каждый стремится к большему комфорту. Нам нравится, когда отапливается вся квартира, и, естественно, нам хочется добиться этого с минимальными расходами - даже при растущих ценах на энергоносители.
При анализе теплотехнического поведения конструкций здания, прежде всего, необходимо выявить факторы, которые вызывают конденсацию.
В воздухе всегда содержится определенное количество влаги, но обычно мы не ощущаем этого. Теплый воздух способен удерживать больше влаги, чем холодный, и когда теплый воздух соприкасается с более холодным воздухом или с холодной поверхностью, теплый воздух охлаждается. Если при первоначальном состоянии воздух содержал большое количество влаги и температура понижается до такого уровня, когда воздух уже не может удерживать в себе всю влагу, часть ее выделяется из воздуха путем конденсации и в форме мелких капель воды рассеивается в воздухе, образуя туман, либо выпадает в виде испарений на холодную поверхность. Примером тому служит влага, которая часто появляется во внутреннем пространстве на окне с одинарным стеклом, а часто и на традиционном теплоизолирующем застеклении. Поскольку коэффициент теплопередачи этих конструкций относительно велик, температура их внутренней поверхности значительно понижается, в результате охлаждается слой воздуха, находящийся рядом со стеклом, и часть влаги, содержащейся в нем, выпадает на стекло (конденсируется).
Влажность и температура воздуха, проникающего в здание
Зимой внешний воздух обычно бывает настолько холодным, что влажность поступающего воздуха можно даже не учитывать - настолько она мала. Но даже при относительно высокой влажности воздух содержит очень небольшое количество пара. В холодную погоду этот фактор можно даже не учитывать. Однако с наступлением лета, когда температура поднимается, а воздух становится влажным, наступает короткий промежуток времени, при котором на поверхности остывших конструкций появляется конденсат, он сохраняется там до тех пор, пока конструкции тоже не прогреются. На рассвете точно так же появляется роса. Данное явление называется конденсацией в теплый период, обычно оно наблюдается только на конструкциях с большой теплоемкостью, которые медленно прогреваются. Обычно такое явление продолжается недолго и не наносит значительного вреда конструкциям здания и его поверхности, но на него следует обращать внимание, потому что если стены зимой пропитываются влагой, летом этом может повлиять на процесс усыхания.
Двухквартирный двойной семейный коттедж, в котором теплопотери внешних соприкасающихся стен снижаются на %
Влажность и температура воздуха в здании
Как видим, влажность внешнего воздуха мало влияет на процесс конденсации во внутреннем пространстве, гораздо более существенным фактором является влажность воздуха в здании. Во внутреннее воздушное пространство средней квартиры в результате деятельности ее жильцов попадает значительное количество пара. Четыре обитателя квартиры за полдня только в процессе дыхания выделяют во внутреннюю воздушную среду 2,5 кг пара Средний человек, занятый сидячей работой, за 24 часа выдыхает более 1 л пара, а при более интенсивном роде деятельности это количество может увеличиться в четыре раза. В течение дня одна семья - в процессе дыхания, стирки и мытья посуды, сушки белья - «производит» 12 л пара Ко всему этому следует добавить, что обогревающие приборы, которые не имеют системы отвода дымного газа, например, газовые плиты, газовые обогреватели, производят особенно много пара: каждый сгоревший кубометр газа дает 1,5 кг пара. Важным фактором является также степень прогрева здания, поскольку теплый воздух способен удерживать в себе больше влаги, чем холодный Насыщенный влагой воздух можно удалить из теплого здания простым проветриванием. Правильно построенная и постоянно работающая система отопления
нагревает внутренние поверхности и поддерживает их в теплом состоянии. Однако многие здания отапливают лишь частично и периодически, неотапливаемые или недостаточно отапливаемые части жилого дома представляют особую опасность с точки зрения конденсации. Системы обогрева быстрого действия, например нагнетатели горячего воздуха, способны быстро обеспечить температуру, которая вызывает у человека ощущение комфорта но они недостаточно эффективны, чтобы нагреть поверхности до необходимой температуры. Особенно это касается конструкций с высокой теплоаккумулирующей способностью, поскольку в этом случае избежать конденсации почти невозможно, а испарения, которые стена уже не может впитать, буквально ручьями стекают по стене.
Степень вентиляции
Для климата Европы характерно, что содержание влаги во внешнем воздухе обычно ниже, чем во внутреннем. Теоретически это позволяет путем соответствующей вентиляции полностью исключить конденсацию.
Несколько лет назад зазоры на окнах и дверях закрывали не так плотно, как сейчас; можно было по пальцам перечесть дома, которые не имели хотя бы 2 труб. Нравилось это обитателям, или нет - но в этих зданиях естественная вентиляция была такой, что в течение часа весь воздух в них заменялся полностью.
Сегодня редко встретишь квартиру, в которой в течение часа заменяется весь воздух. Здесь мы сталкиваемся с определенным противоречием: с одной стороны, цены на энергоносители сегодня превышают прочие расходы, с другой стороны, наши потребности в комфорте постоянно растут. Всем известно что при более интенсивном проветривании нам нужно больше тепла для возмещения потерянного, поэтому большинство хозяев делают хорошее уплотнение на проемах. При этом они полагают, что таким образом не только экономят деньги, но и правильно поступают с точки зрения энергосбережения Они уплотняют щели на окнах и дверях, закрывают печные трубы, которыми не пользуются, отключают вентиляторы. Если все это сопровождается и слабым отоплением, происходит конденсация - классическое условие для разрушения конструкций. Нельзя оставить без внимания и еще один принцип, согласно которому проветривание будет эффективным лишь в том случае если внутреннее воздушное пространство во всех частях здания правильно спроектировано. Но даже если степень общей вентиляции будет удовлетворительной, локальная конденсация все равно может возникнуть там. где образуются т. н. «мертвые пространства». О существовании опасности поверхностной конденсации в первую очередь свидетельствуют пятна плесени. Но циркуляцию воздуха в помещении вызывает не только проветривание, но и отопление, которое таким образом обогревает и сушит поверхности.
Температура поверхностей помещений
Очевидно, что имеющая надлежащие размеры равномерная теплоизоляция до минимума сокращает опасность появления конденсации, поскольку она поддерживает внутреннюю поверхностную температуру на соответствующем уровне. И все же нельзя забывать о том, что какой бы толстой ни была теплоизоляция, она не сделает теплым неотапливаемое помещение. Место и степень теплоизоляции всегда должны соответствовать системе отопления, если мы хотим эффективно эксплуатировать ее.
Пористость и температура стены
Поскольку тепло, проходя сквозь конструкцию стены, встречает на своем пути различные сопротивления, образующаяся в стене температурная картина в значительной мере зависит от места расположения теплоизоляции. Строительные материалы и облицовки, из которых складывается конструкция, обычно имеют пористую структуру, более или менее хорошо пропускают влагу; влага проходит сквозь стены, потому что меньшее содержание влаги и более высокая температура во внутреннем воздушном пространстве создают разницу в давлении между внутренним и внешним пространством. Количество влаги, попада
ющей в конструкции, зависит от того, какое сопротивление оказывает стена данному процессу, а это зависит от сопротивления материалов, из которых сделана конструкция. Если бы мы могли поставить на внутренней стороне непреодолимый барьер на пути пара, тогда в принципе можно было бы исключить проникновение пара в конструкцию. В этом случае проблемы вызывала бы только поверхностная конденсация, а если бы мы еще умели удерживать поверхностную температуру на соответствующем уровне, опасность конденсации была бы полностью исключена. Попытки создать такие конструкции делаются, хотя на практике осуществить их почти невозможно.
В этой связи упомянем два важных момента, касающихся конденсации.
Размещенная на внутренней стороне теплоизоляция, пусть даже дополнительная, значительно увеличивает опасность появления конденсата, поскольку она решающим образом изменяет распределение температур, которое формируется в конструкции. Такое решение можно использовать лишь в крайнем случае, под постоянным контролем и только тогда, когда при проведении предварительных расчетов были получены положительные результаты.
- Краску и обои, затрудняющие «дыхание» стены, наносить на внутреннюю поверхность можно только после того, как ббльшая часть влаги уйдет из конструкции. В первые два года в домах новой застройки обычно рекомендуют не наклеивать обои
Внешняя система теплоизоляции сборного жилого дома
и не применять парозащитные краски; наносить можно только такое покрытие, которое не затрудняет просыхание конструкции. В современном мире трудно соблюсти это требование, потому что каждому или хочется, или просто нужно переехать в полностью готовую квартиру. Проблемы, связанные с конденсацией, возникают прежде всего в жилых домах. Разумеется, подобные явления встречаются и в других зданиях, но они обычно бывают связаны с деятельностью, которая осуществляется при высокой влажности, что обычно учитывается уже в процессе составления проекта. В случаях, когда в жилых домах имеет место конденсация, которая приводит к появлению плесени, проектировщики и строители часто оправдываются тем, что проблемы возникли из-за того, что помещение использовалось не по назначению, они заявляют, что проект или качество строительных работ здесь не виноваты.
Однако в любом случае следует учитывать, что здание существует для человека, а не наоборот. Поскольку в последние десятилетия значительно изменился образ жизни и традиции использования квартиры, необходимо в проектировании и строительстве здания найти методы, которые будут приспособлены к ним, нельзя также экономить средства, которые предназначены для данных целей.
УДК 692
ББК 38.4
К 24
Kdszd JOzsef ENERGIATAKAREKOS EPITESZET-HOSZIGETELESEK
Йожеф Косо ВАШ НОВЫЙ ДОМ Энергосберегающие технологии
Перевод с венгерского А. И. Гусева
Ответственный редактор Е. Зуевская
Налоговая льгота-общероссийский классификатор продукции ОК-005-93, том 2; 953000 - книги, брошюры
ISBN 978 5-98150-239 -2 (русск.)
ISBN 963-327-333-1 (венг.)
© K6sz6 Jdzsef, 1999
© Interpress Foreign Trade Ltd., Hungary, 1999 All rights reserved.
© Перевод и издание на русском языке «Издательская группа «Контент®», 2008
ЗАО «Издательская группа «Контэнт®».
123298, Москва, ул Маршала Бирюзова, д. 1, корп. 1А, офис 15.
Телефон/факс (499) 943-03-84
E-mail content@softel.ru
Никакая часть издания не может быть воспроизведена, использоваться в любой множительной системе или передаваться в любой форме и любыми средствами: электронными, механическими, фотокопировальными, записывающими и другими, без предварительного письменного разрешения издателя
Отпечатано в Венгрии.
'640001
Косо Й. Ваш нов ый дом; энергос бере...
jjynfia «КОНТЭНТ®»
mW IFE№ ди; ДИН И ТЕХНОЛОГИЯ
ЙОЖЕФ КОСО
*' Jjprem
ОЖЕ? КОСО
планировка и дши» «икрын
ЙОЖЕ? КОСО
|ЛТ«Е? КОС
И ЖЕ? Косо
Олагия
5
ПРОЕКТЫ,
И
ISBN 978-5-98150-239-2
•ДИЗАЙН
4EHk4v
КРЫНМ
И КРОВИМЫ! РАВОТЫ
г ЙоЖбй? «ОСО
9 78598 502392
Косо
днм*Н«»«><Л1>лчм
ПОДРОБНЫЕ ИНСТРУКЦИИ
ЕРУКО )ВИСТ
:тво ДЛЯ ЗАКАЗЧИКОВ, ОЙГЛЕЙ, А ТАКЖЕ ДЛЯ ТЕХ, ТЬ ВСЕ СВОИМИ РУКАМИ
По |<!п|1осам оптовой закупки книг просим обращаться в Издательскую группу «Контэнт®» по адресу: 123298, Москва, ул. Маршала Бирюзова, д. 1, офис 15
тел./факс: (499) 943-03-84, 943-15-03, (495) 741-46-55 e-mail: content@softel.ru