Панельные стены и их конструктивные решения. Стыки стен. Выбор конструктивного решения системы утепления наружных стен при реконструкции Конструктивные решения стен

С теплотехнической точки зрения различают три вида наружных стен по числу основных слоев: однослойные, двухслойные и трехслойные.

Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции.

В трехслойных ограждениях с защитными слоями на точечных (гибких, шпоночных) связях рекомендуется применять утеплитель из минеральной ваты, стекловаты или пенополистирола с толщиной, устанавливаемой по расчету с учетом теплопроводных включений от связей. В этих ограждениях соотношение толщин наружных и внутренних слоев должно быть не менее 1:1,25 при минимальной толщине наружного слоя 50 мм.

В двухслойных стенах предпочтительно расположение утеплителя снаружи. Используются два варианта наружного утеплителя: системы с наружным покровным слоем без зазора и системы с воздушным зазором между наружным облицовочным слоем и утеплителем. Не рекомендуется применять теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое, однако в случае необходимости такого применения поверхность со стороны помещения должна иметь сплошной и долговечный пароизоляционный слой.

При проектировании стен из кирпича и других мелкоштучных материалов следует максимально применять облегченные конструкции в сочетании с плитами из эффективных теплоизоляционных материалов.

В курсовом проекте принимается несущая стена трехслойной конструкции с несущим слоем из полнотелого керамического кирпича толщиной 380 мм, бетонных блоков или железобетона (со слоем внутренней штукатурки 20 мм), слоем теплоизоляции и защитно-декоративным наружным слоем из кирпича толщиной 120 мм или известково-цементной штукатурки толщиной 25 – 30 мм (рис. 3.1). Коэффициент теплотехнической однородности без учета откосов проемов и других теплопроводных включений - 0,95.

Для защитной стенки может применяться кирпич или камни керамические лицевые (ГОСТ 7484-78) или отборные стандартные (ГОСТ 530-95) предпочтительно полусухого прессования, а также силикатный кирпич (ГОСТ 379-95). При облицовке силикатным кирпичом цоколь, пояса, парапеты и карниз выполняют из керамического кирпича.

При облицовке кирпичная кладка армируется с несущей частью стены сварными арматурными сетками, располагаемыми с шагом по высоте 600 мм.

При отделочном слое из традиционной толстослойной штукатурки толщиной 25 – 30 мм теплоизоляционные плиты крепят к несущему слою стены на клею и дополнительно распорными дюбелями.

Наружная штукатурка выполняется из известково-цементного раствора, приготавливаемого на месте из извести, песка, цемента, воды и добавок, или из готовых растворных смесей, и армируется стальной оцинкованной сеткой по ГОСТ 2715-75 с размером ячейки 20 мм и диаметром проволоки 1 – 1,6 мм.

Приведенное сопротивление теплопередаче, м ·°С/Вт, для наружных стен следует определять согласно СНиП 23-02 для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия невыпадения конденсата на участках в зонах теплопроводных включений.

Необходимая толщина слоя теплоизоляции должна определяться с учетом коэффициента теплотехнической однородности.

Коэффициент теплотехнической однородности с учетом теплотехнических однородностей оконных откосов и примыкающих внутренних ограждений проектируемой конструкции для:

Панелей индустриального изготовления должен быть, как правило, не менее величин, установленных в табл. 6;

Для стен жилых зданий из кирпича должен быть, как правило, не менее 0,74 при толщине стены 510 мм,

0,69 - при толщине стены 640 мм и 0,64 - при толщине стены 780 мм.

Таблица 6

Минимально допустимые значения коэффициента теплотехнической однородности для конструкций индустриального изготовления

Рис. 3.1. Конструктивные решения наружных стен

1 – стена (несущая часть); 2 – защитно-декоративная кладка; 3 – рихтовочный зазор; 4 – теплоизоляция; 5 - внутренняя штукатурка; 6 – наружная штукатурка; 7 –сварная оцинкованная металлическая сетка 20х20 Ø 1,0 – 1,6; 8 – клеевой состав для приклейки плит теплоизоляции; 9 – выравнивающая штукатурка; 10 – закладная сетка; 11 - дюбель

Пример 1.

Выполнить теплотехнический расчет наружной стены административного здания в г. Санкт-Петербурге. Конструкция наружной стены представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Расчетная схема наружной стены

1 – цементно-известковая штукатурка; 2; 4 – кирпичная кладка; 3 – плита минераловатная «КАВИТИ БАТТС»

Решение.

1. Определяем необходимые исходные данные для теплотехнического расчета:

- расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания для теплотехнического расчета ограждающих конструкций - ˚С - минимальное значение оптимальной температуры для помещений категории 2;

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период - °С - табл. 1 СНиП 23-01-99 ;

Продолжительность отопительного периода - сут - табл. 1 СНиП 23-01-99 ;

Влажностный режим помещений здания – нормальный – табл. 1 СНиП 23-02-2003;

Зона влажности для Санкт-Петербурга - влажная – прилож. В СНиП 23-02-2003;

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б – табл. 2 СНиП 23-02-2003.

2. Нормируемое (требуемое) приведенное сопротивление теплопередаче конструкции ограждения принимается по табл. 7 в зависимости от числа градусо-суток отопительного периода или рассчитывается по зависимости

, м 2 · о С/Вт, (2)

где и - величины, определяемые по табл. 8;

– градусо-сутки отопительного периода, о С·сут, определяемые по формуле

, о С·сут, (3)

здесь - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ˚С;

Требуемое сопротивление теплопередаче стены является функцией числа градусо-суток отопительного периода (ГСОП ):

ГСОП=D=(t в - t от. пер.) · Z от. пер. ;

где: t в – расчетная температура внутреннего воздуха, о С;

t в = 20 о С – для помещения категории 3а по ГОСТ 30494-96;

t от.пер, Z от.пер – средняя температура, о С и продолжительность, сут. периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 о С по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

Для г. Санкт-Петербурга:

D = ·220=4796;

R тр =a·D+b =0,0003·4796+1,2=2,639 (м 2 · о С)/Вт.

Толщина слоя теплоизоляции при l Б = 0,044 Вт/(м· о С) и коэффициенте теплотехнической однородности r = 0,92 составит:

Принимаем слой изоляции равным 80 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит:

1. Объект строительства - 16-этажный односекционный крупнопанельный жилой дом, построенный в г.Кашире Московской области. Условие эксплуатации ограждений Б согласно СНиП 23-02.

2. Наружные стены - из трехслойных железобетонных панелей на гибких связях с утеплителем из пенополистирола толщиной 165 мм. Панели имеют толщину 335 мм. По периметру панелей и их проемов утеплитель имеет защитный слой из цементно-песчаного раствора толщиной 10 мм. Для соединения железобетонных слоев применены два вида гибких связей из коррозионностойкой стали диаметром 8 мм: треугольные и точечные (шпильки). Расчет приведенного сопротивления теплопередаче выполнен согласно формуле (14) и соответствующего примера расчета в приложении Н.

3. Для заполнения проемов применены деревянные оконные блоки с тройным остеклением в раздельно-спаренных переплетах.

4. В стыках применен минераловатный утеплитель, снаружи закрытый уплотнителем Вилатерм.

5. Для Московской области (г.Кашира) согласно СНиП 23-01 средняя температура и продолжительность отопительного периода составляют: . Температура внутреннего воздуха =20 °С. Тогда градусо-сутки отопительного периода согласно формуле (1) составляют

=(20+3,4)·212=4961 °С·сут.

Порядок расчета

1. По таблице 4 СНиП 23-02 =4961 °С·сут соответствует нормируемое сопротивление теплопередаче для стен жилых зданий.

2. Сопротивление теплопередаче панелей по глади, рассчитанное по формуле (8), равно

3. К числу теплопроводных включений и теплотехнических неоднородностей в стенах 16-этажного панельного дома относятся гибкие связи, оконные откосы, горизонтальные и вертикальные стыки панелей, угловые стыки, примыкание панелей к карнизу и цокольному перекрытию.

Для расчета по формуле (14) коэффициентов теплотехнической однородности различных типов панелей коэффициенты влияния теплопроводных включений и площади зон их влияния рассчитаны на основе решения задач стационарной теплопроводности на компьютере соответствующих узлов и приведены в

таблице К.1.

Таблица K.1

Для первого этажа

0,78·0,962=0,75;

Для последнего этажа

0,78·0,97=0,757.

Приведенный коэффициент теплотехнической однородности фасада здания

16/(14/0,78+1/0,75+1/0,757)=0,777.

Приведенное сопротивление теплопередаче фасада 16-этажного жилого дома по формуле (23) равно

Следовательно, наружные стены 16-этажного жилого дома удовлетворяют требованиям СНиП 23-02.

Стены являются основными несущими и ограждающими конструкциями здания. Они должны быть прочными, жесткими и устойчивыми, обладать требуемыми огнестойкостью и долговечностью, быть малотеплопроводными, теплоустойчивыми, достаточно воздухо- и звуконепроницаемыми, а также экономичными.
В основном внешние воздействия на здания воспринимаются кровлями и стенами (рис.2.13).

У стены различают три части: нижняя - цоколь, средняя - основное поле, верхняя - антаблемент (карниз).

Рисунок 2.13 Внешние воздействия на здание: 1 - постоянные и временные вертикальные силовые воздействия; 2 - ветер; 3 - особые силовые воздействия (сейсмические или др.); 4- вибрации; 5 - боковое давление грунта; 6- давление грунта (отпор); 7 - грунтовая влага; 8 - шум; 9 - солнечная радиация; 10 - атмосферные осадки; 11 - состояние атмосферы(переменная температура и влажность, наличие химических примесей)

По характеру восприятия и передачи нагрузок стены (наружные и внутренние) подразделяются на несущие, самонесущие и навесные (при несущем каркасе)(рис.2.14). Несущие стены должны обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость здания от воздействия ветровых нагрузок, а также нагрузок, приходящихся на перекрытия и покрытия, передавая возникающие усилия через фундаменты на основание. Самонесущие стены должны сохранять свою прочность, жесткость и устойчивость при воздействии нагрузки от ветра, от собственного веса и вышележащей части стены. Навесные стены, предназначенные только для защиты помещений от атмосферных воздействий (холод, шум), конструируют с применением высокоэффективных теплоизоляционных материалов легкими многослойными. Они обычно, передают нагрузку (ветровую) в пределах одной панели и от собственной массы на элементы несущего каркаса здания.

По характеру размещения в здании различают стены наружные, т. е. ограждающие здание, и внутренние — разделяющие помещения.

По виду применяемых материалов стены могут быть деревянными (бревенчатые, брусчатые, каркасно-щитовые и др.), из каменных материалов, бетона, железобетона, а также многослойными (с применением в качестве теплоизолирующего слоя высокоэффективных теплоизолирующих материалов).

Основные части наружных стен - цоколи, проемы, простенки, перемычки, пилястры, контрфорсы, фронтон, карнизы и парапеты (рис.2.14). Цоколь - нижняя часть стены, примыкающая к фундаменту. Стены имеют проемы для окон, дверей и ворот. Участки стен между проемами называют простенками, над проемами - перемычками. Венчающий карниз - верхняя выступающая часть стены. Парапет - часть стены, ограждающая крышу в зданиях с внутренним водоотводом.

Рисунок 2.14 Конструкции стены: а - несущая в бескаркасном здании; б - то же в здании с неполным каркасом; в - самонесущая; г - навесная; д - основные части стен; 1- фундамент; 2 - стена; 3 - перекрытие; 4 - ригель; 5 - колонна; 6 - фундаментная балка; 7 - обвязочная балка; 8 - цоколь; 9 - проем; 10 - карниз; 1 - простенок; 12 - перемычка

В каркасных одноэтажных промышленных зданиях, имеющих большие проемы, значительную высоту и длину стен, для обеспечения их устойчивости применяют фахверк, представляющий собой, железобетонный или стальной каркас, который поддерживает стены, а также воспринимают ветровую нагрузку и передает ее на основной каркас здания.

По конструктивному решению стены могут быть сплошными , или слоистыми .

Стены - наиболее дорогостоящие конструкции. Стоимость наружных стен и внутренних составляет до 35% стоимости здания. Следовательно, эффективность конструктивного решения стен существенно отражается на технико-экономических показателях всего здания.

При выборе и проектировании конструкции стен гражданских зданий необходимо:

• снижать материалоемкость, трудоемкость, сметную стоимость и себестоимость;
• применять наиболее эффективные материалы и стеновые изделия;
• снижать массу стен;
• максимально использовать физико-механические свойства материалов;
• использовать материалы с высокими строительными и эксплуатационными качествами, обеспечивающими долговечность стен.

В теплотехническом отношении ограждающие части зданий должны отвечать следующим требованиям:

• оказывать необходимое сопротивление прохождению через них тепла;
• не иметь на внутренней поверхности температуры, значительно отличающейся от температуры воздуха помещений с тем, чтобы вблизи ограждений не ощущалось холода, а на поверхности не образовался конденсат;
• обладание достаточной теплоустойчивостью (тепловой инерцией), чтобы колебания наружной и внутренней температуры меньше отражались на колебаниях температуры внутренней поверхности.
• сохранять нормальный влажностный режим, т.к увлажнение снижает теплозащитные свойства ограждения.

Кирпичные стены . Материалами для кладки служат кирпичи: обыкновенный глиняный, силикатный, пустотелый пластического прессования;пустотелый кирпич полусухого прессования.(рис.2.15) При выполнении стек из кирпича толщина их может быть различной, в зависимости от климатической зоны. Так, в условиях Алматы толщина стены составляет 510 мм (2 кирпича), а для внутренних несущих стен - 380мм (полтора кирпича) и даже 250мм. Могут применяться керамические пустотелые камни и мелкие бетонные блоки (например, 490x340x388). Марки кирпича 50 - 150.

Кирпич глиняный обыкновенный изготовляется размерами 250x120x65 мм (88 мм) имеет объемную массу 1700 - 1900 кг/м 3 .
Эффективный глиняный кирпич выпускают пустотелым и легковесным. Объемная масса пустотелого кирпича 1300 - 1450 кг/м 3 , легковесного 700 - 1000 кг/м 3 и более.

Силикатный кирпич имеет объемную массу 1800 - 2000 кг/м 3 ; размеры 250x120x65 (88 мм).

Кирпич шлаковый имеет объемную массу 1200 -1400 кг/м 3 .
Пустотелые керамические камни отличаются от пустотелого кирпича размерами по высоте (138, 188, 298 мм), формой и расположением пустот. Керамические камни пластического прессования с 7 и 18 пустота и имеют размеры 250x120x138 мм, объемную массу 1400 кг/м 3

Легкобетонные камни бывают сплошные и пустотелые объемной массой 1100 - 1600 кг/м 3 .

Размеры камней со щелевидными несквозными пустотами 190x390x188 и 90x390x188, трехпустотных -120x250x138 мм.

Лучшие теплотехнические показатели имеют камни со щелевидными пустотами.

Лицевой кирпич и камни подразделяют на профильные и рядовые (сплошные и пустотелыe).

Плиты керамические фасонные бывают закладные и прислоненные.

Кроме керамических изделий, для облицовки стен могут применяться бетонные и другие безобжиговые плиты и камни. Естественные камни и плиты из: естественного камня применяют для кладки фундаментов и стен, для облицовки (в виде облицовочных плит-пиленых, колотых, тесаных, шлифованных). Из естественного камня делают также полы, подоконники и лестничные ступени. Сплошную кладку из обыкновенного кирпича и тяжелых каменных материалов применяют ограниченно - там, где необходима повышенная прочность, а также в помещениях с повышенной влажностью. В остальных случаях рекомендуется; применять облегченные кладки.
Кладка ведется на тяжелых (песчаных) или легких (шлаковых) растворах марок 10; 25 - 50 и 100.

Сплошная кладка ведется по многорядный (ложковой) или однорядной (цепной) системе перевязки швов, кладка узких простенков (шириной не более 1,0 м) так же, как и кладка кирпичных столбов, ведется по трехрядной системе. Толщина горизонтальных швов принята равный 12 мм, вертикальных 10 мм. Для облегчения и утепления в стене оставляют колодцы, заполненные легким бетоном.

Рисунок 2.15 Стены из кирпича и керамических камней: а- однорядная; б- многорядная; в - системы Л.И. Онищика; г- кирпично-бетонная; д- колодцевая; е- с воздушной прослойкой; ж - с плитным утеплителем; 1- тычок; 2-ложок; 3-легкий бетон; 4-воздушная прослойка; 5-штукатурка; 6-плитный утеплитель; 7-затирка.

Стены из крупных блоков. Здания из крупных блоков сооружают без каркасов и с каркасами (рис.2.16.). По назначению крупные блоки подразделяются на блоки для наружных и внутренних стен, для стен подвалов и цоколей, и специальные блоки (карнизные, для санузлов и т.д.). Материалом для крупных блоков служат легкие бетоны классом не ниже В5 (шлакобетон, керамзитобетон, ячеистый бетон крупнопористый бетон, бетон на пористых щебнях) объемным весом 1000; 1400 и 1600 кг/м 3 .
Бетонные блоки для наружных стен имеют толщину 300; 400 и 500 мм, для внутренних стен 300 мм. Наружная поверхность блоков офактуривается декоративным бетоном или облицовочными плитками, а внутренняя поверхность подготавливается под отделку.

Стены из крупных панелей. По конструктивному решению панели подразделяются на однослойные и многослойные(рис.2.17). Однослойные панели изготавливают из легких бетонов объемным весом до 1200 кг/м 3 , обладающих требуемой морозостойкости и теплозащитными качествами.

Многослойные панели (двухслойные и трехслойные) состоят из несущей оболочки, воспринимающей все нагрузки и утеплителя. Наружная поверхность панелей может быть офактурена декоративным слоем толщиной 20мм на белом и цветном цементе, облицована керамическими плитками и др. Внутренняя поверхность панелей должна иметь отделочный слой толщиной 10 мм.

Передача вертикальных усилий в горизонтальных стыках между панелями представляет наиболее сложную задачу крупнопанельного строительства.

Рисунок 2.16.Крупноблочные стены гражданских зданий: а - двух-, трех - и четырехрядная разрезка наружных несущих стен; б-основные типы стеновых блоков; в - двухрядная разрезка самонесущих стен; I,II,III,IV -ряды блоков;г - схемы расположения блоков в аксонометрии; блоки: 1- простеночный; 2 - перемычечный; 3 - подоконный; 4-поясной.

Рисунок 2.17 Панельные стены гражданских зданий: Разрезка наружных стен: а- однорядная с панелями на комнату; б- то же на две комнаты; в- двухрядная разрезка конструкции панелей; г-однослойной бетонной; д - двухслойной железобетонной; е - то же трехслойной; ж - из прокатных плит; 1- панель с проемом; 2- ленточная панель; 3- простеночная панель; 4 - арматурный каркас; 5 - легкий бетон; 6 - декоративный бетон; 7 - утеплитель; 8 - отопительная панель; 9 - железобетонная плита; 10 - прокатная плита.

В практике нашли применение четыре основных типа соединений (рис.2.18.):

• платформенный стык , особенностью которого является опирание перекрытий на половину толщины поперечных стеновых панелей, т.е. ступенчатая передача усилий, при которой усилия с панели на панель передаются через опорные части плит перекрытий;
• зубчатый стык , представляющий модификацию стыка платформенного типа обеспечивает более глубокое опирание плит перекрытий, которые наподобие «ласточкиного хвоста» опираются на всю ширину стеновой панели, но усилия с панели на панель передаются не непосредственно, а через опорные части плит перекрытий;
• контактный стык с опиранием перекрытий на выносные консоли и непосредственной передачей усилий с панели на панель;
• контактно-гнездовой стык с опиранием панелей также по принципу непосредственной передачи усилий с панели на панель и опиранием перекрытий через консоли или ребра («пальцы»), выступающие из самих плит и укладываемые в специально оставленные в поперечных панелях гнезда.

Платформенный стык применен для всех типов девятиэтажных домов, а также в порядке эксперимента - в 17-этажных и 25-этажных зданиях с узким шагом поперечных несущих стен.

Рисунок 2.18 Типы горизонтальных стыков между несущими панелями: а- платформенный; б-зубчатый; в- контактный на выносных консолях; г-контактно-гнездовой

[ наружные стены дома, технология, классификация, каменщик, дизайн и кладка несущих стен ]

Быстрый переход:

• Температурно-усадочные и осадочные швы
• Классификация наружных стен
• Конструкции одно- и многослойных стен
• Панельные бетонные стены и их элементы
• Проектирование панелей несущих и самонесущих однослойных стен
• Бетонные панели трехслойной конструкции
• Методы решения основных задач проектирования стен в бетонных панельных конструкциях
• Вертикальные стыки и Связи панелей наружных стен с внутренними
• Тепло и изоляционная способность стыков, виды стыков
• Композиционные и декоративные особенности панельных стен

Конструкции наружных стен крайне разнообразны; они определяются строительной системой здания, материалом стен и их статической функцией.

Общие требования и классификация конструкций

Рис.2.Деформационные швы

Рис.3.Детали устройстватемпературныхшвов вкирпичных и панельных зданиях

Температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования в трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояния между температурно-усадочными швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов. Для наружных стен из глиняного кирпича на растворе марки М50 и более расстояния между температурно-усадочными швами 40-100 м принимают по СНиП «Каменные и армокаменные конструкции», для наружных стен из бетонных панелей 75-150 м по ВСН32-77, Госгражданстрой «Инструкция по проектированию конструкций панельных жилых зданий». При этом наименьшие расстояния относятся к наиболее суровым климатическим условиям.

В зданиях с продольными несущими стенами швы устраивают в зоне примыкания к поперечным стенам или перегородкам, в зданиях с поперечными несущими стенами швы часто устраивают в виде двух спаренных стен. Наименьшая ширина шва составляет 20 мм. Швы необходимо защищать от продувания, промерзания и сквозных протечек с помощью металлических компенсаторов, герметизации, утепляющих вкладышей. Примеры конструктивных решений температурно-усадочных швов в кирпичных и панельных стенах даны на рис. 3.

Осадочные швы следует предусматривать в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы первого типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванной спецификой геологического строения основания (осадочные швы второго типа). Осадочные швы первого типа назначают для компенсации различий вертикальных деформаций наземных конструкций высокой и низкой частей здания, в связи с чем их устраивают аналогично температурно-усадочным только в наземных конструкциях. Конструкция шва в бескаркасных зданиях предусматривает устройство шва скольжения в зоне опирания перекрытия малоэтажной части здания на стены многоэтажной, в каркасных - шарнирное опи-рание ригелей малоэтажной части на колонны многоэтажной. Осадочные швы второго типа разрезают здание на всю высоту - от конька до подошвы фундамента. Такие швы в бескаркасных зданиях конструируют в виде парных поперечных стен, в каркасных - парных рам. Номинальная ширина осадочных швов первого и второго типа 20 мм.Особенности проектирования сейсмостойких здании, а также зданий, строящихся на просадочных, подрабатываемых и вечномерзлых грунтах, рассмотрены в отдельном разделе.

Рис.4.Наружныестены виды

Конструкции наружных стен классифицируют по признакам:

• статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;
• материала и технологии возведения, щ деляемых строительной системой здания;
• конструктивного решения - в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают несущие, самонесущие или ненесущие конструкции стен (рис. 4).Г

Несущие стены помимо вертикальной нагрузки от собственной массы воспринимая передают фундаментам нагрузки от смежных конструкций: перекрытий, перегородок, крыш и пр.

Самонесущие стены воспринимают вертикальную нагрузку только от собственной массы (включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и других элементов стены) и передают ее на фундаменты непосредственно либо через цокольные панели, рандбалки, ростверк или другие конструкции.

Таблица 1.Конструкциинаружных стениих применение

1 - кирпич; 2 - мелкий блок; 3, 4 - утеплитель и воздушный прослоек; 5 - легкий бетон; 6 - автоклавный ячеистый бетон; 7 - конструктивный тяжелый или легкий бетон; 8 - бревно; 9 - конопатка; 10 - брус; 11 - деревянный каркас; 12 - пароизоляция; 13 - воздухонепроницаемый слой; 14 - обшивка из досок, водостойкой фанеры, ДСП или др.; 15 - обшивка из неорганических листовых материалов; 16 - металлический или асбестоцементный каркас; 17 - вентилируемый воздушный прослоек

Наружные стены могут быть однослойной или слоистой конструкции. Однослойные стены возводят из панелей, бетонных или каменных блоков, монолитного бетона, камня, кирпича, деревянных бревен или брусьев. В слоистых стенах выполнение разных функций возложено на различные материалы. Функции прочности обеспечивают бетон, камень, дерево; функции долговечности - бетон, камень, дерево или листовой материал (алюминиевые сплавы, эмалированная сталь, асбестоцемент или др.); функции теплоизоляции - эффективные утеплители (минераловатные плиты, фибролит, пенополистирол и др.); функции пароизоляции - рулонные материалы (прокладочный рубероид, фольга и др.), плотный бетон или мастики; декоративные функции-различные облицовочные материалы. В число слоев такой ограждающей конструкции может быть включен воздушный прослоек. Замкнутый-для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемый -для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьшения деформаций наружного облицовочного стены.

Конструкции одно- и многослойных стен могут быть выполнены полносборными или в традиционной технике.

Основные типы конструкций наружных стен и области их применения приведены втабл. 1.

Назначение статической функции наружной стены, выбор материалов и конструкций осуществляют с учетом требований СНиП «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». Согласно этим нормам, несущие стены, как правило, должны быть несгораемыми. Применение трудносгораемых несущих стен (например, деревянных оштукатуренных) с пределом огнестойкости не менее 0,5 ч допускается только в одно-двухэтажных домах. Предел огнестойкости несгораемых конструкций стен должен составлять не менее 2 ч, в связи с чем их необходимо выполнять из каменных или бетонных материалов. Высокие требования к огнестойкости несущих стен, а также колонн и столбов обусловлены их ролью в сохранности здания или сооружения. Повреждение при пожаре вертикальных несущих конструкций может привести к обрушению всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.

Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми с существенно меньшими пределами огнестойкости (0,25-0,5 ч), так как разрушение этих конструкций от воздействия огня приводит только к локальным повреждениям здания.

Несгораемые ненесущие наружные стены следует применять в жилых домах выше 9 этажей, при меньшей этажности допускается применение трудносгораемых конструкций.

Толщину наружных стен выбирают по наибольшей из величин, полученных в результате статического и теплотехнического расчетов, и назначают в соответствии с конструктивными и теплотехническими особенностями ограждающей конструкции.

В полносборном бетонном домостроении расчетную толщину наружной стены увязывают с ближайшей большей величиной из унифицированного ряда толщин наружных стен, принятых при централизованном изготовлении формовочного оборудования 250, 300, 350, 400 мм для панельных и 300, 400, 500 мм для крупноблочных зданий.

Расчетную толщину каменных стен согласуют с размерами кирпича или камня и принимают равной ближайшей большей конструктивной толщине, получаемой при кладке. При размерах кирпича 250X120X65 или 250Х X 120x88 мм (модульный кирпич) толщина стен сплошной кладки в 1; 1 1/2; 2; 2 1/2 и 3 кирпича (с учетом вертикальных швов по 10 мм между отдельными камнями) составляет 250, 380, 510, 640 и 770 мм.

Конструктивная толщина стены из пиленого камня или легкобетонных мелких блоков, унифицированные размеры которых составляют 390X190X188 мм, при кладке в один камень равна 390 и в 1 /2 г - 490 мм.

Толщину стен из небетонных материалов с эффективными утеплителями в некоторых случаях принимают больше полученной по теплотехническому расчету из-за конструктивных требований: увеличение размеров сечения стены может оказаться необходимым для устройства надежной изоляции стыков и сопряжений с заполнением проемов.

Конструирование стен основано на всестороннем использовании свойств применяемых материалов и решает задачи создания необходимого уровня прочности, устойчивости, долговечности, изоляционных и архитектурно-декоративных качеств.

Дедюхова Екатерина

На решение вопроса теплозащиты зданий и были направлены постановления, принятые в последние годы. Постановлением N 18-81 от 11.08.95 Минстроя РФ введены изменения к СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», где в значительной степени увеличивались требуемые сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий. Учитывая сложность поставленной задачи в экономическом и техническом плане, было намечено двухэтапное введение повышенных требований к теплопередаче при проектировании и строительстве объектов. Постановление Госстроя РФ N 18-11 от 02.02.98 «О теплозащите строящихся зданий и сооружений» устанавливает конкретные сроки выполнения решений по вопросам энергосбережения. Практически во всех объектах, начатых строительством, будут применяться меры по повышению теплозащиты. С 1 января 2000 г. строительство объектов должно осуществляться с выполнением требований по сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций в полном объеме, при проектировании с начала 1998 г. следует применять показатели изменения N 3 и №4 к СНиП II-3-79, соответствующие второму этапу.

Первый опыт реализации решений по теплозащите зданий поставил ряд вопросов перед конструкторами, производителями и поставщиками строительных материалов и изделий. В настоящее время нет устоявшихся, проверенных временем конструктивных решений утепления стен. Понятно, что решение проблем теплозащиты простым увеличением толщины стен не целесообразно ни с экономической, ни с эстетической точек зрения. Так, толщина кирпичной стены при выполнении всех требований может достигать 180 см.

Поэтому следует искать решение в применении композиционных конструкций стен с использованием эффективных теплоизоляционных материалов. Для незавершенных строительством и реконструируемых зданий в конструктивном плане решение принципиально можно представить в двух вариантах — утеплитель располагают с внешней стороны несущей стены или с внутренней. При расположении утеплителя внутри помещения сокращается объем помещения, а пароизоляция утеплителя, особенно при использовании современных конструкций окон с низкой воздухопроницаемостью, приводит к увеличению влажности внутри помещения, возникают мостики холода в местах сопряжения внутренних и внешних стен.

На практике признаками непродуманности в решении этих вопросов являются запотевшие окна, отсыревшие стены с нередким появлением плесени, высокая влажность в помещениях. Помещение превращается в своего рода термос. Возникает необходимость в устройстве принудительной вентиляции. Так, мониторинг жилого дома по проспекту Пушкина, 54 в Минске после его тепловой санации, позволил установить, что относительная влажность в жилых помещениях повысилась до 80% и более, то есть в 1,5-1,7 раза превысила санитарные нормы. По этой причине жильцы вынуждены открывать окна и проветривать жилые комнаты. Таким образом, установка герметичных окон при наличии приточно-вытяжной системы вентиляции значительно ухудшила качество воздушной среды в помещениях. Кроме того, много проблем уже возникает при эксплуатации таких заданий.

Если при наружной теплоизоляции теплопотери через теплопроводные включения снижаются при утолщении слоя утеплителя и в ряде случаев ими можно пренебречь, то при внутренней теплоизоляции негативное влияние этих включений возрастает с увеличением слоя толщины утеплителя. По данным французского исследовательского центра CSTB в случае устройства теплоизоляции снаружи толщина слоя утеплителя может быть на 25-30% меньше, чем для случая внутренней теплоизоляции. Внешнее расположение утеплителя на сегодня более предпочтительно, но пока нет материалов и конструктивных решений, которые в полной мере обеспечивали бы пожарную безопасность здания.

Чтобы сделать теплый дом из традиционных материалов — кирпича, бетона или дерева, — надо увеличивать толщину стен более чем в два раза. Это сделает конструкцию не только дорогой, но и очень тяжелой. Реальный выход — применение эффективных теплоизоляционных материалов.

В качестве основного способа повышения теплоэффективности ограждающих конструкций для кирпичных стен сегодня предлагается утепление в виде устройства наружной теплоизоляции, не уменьшающей площадь внутренних помещений. В некоторых аспектах она является эффективней внутренней из-за существенного превышения суммарной длины теплопроводных включений в местах примыканий внутренних перегородок и перекрытий к наружным стенам по фасаду здания над длиной теплопроводных включений в его углах. Недостаток наружного способа теплоизоляции состоит в трудоемкости и дороговизне технологии, необходимости устройства лесов снаружи здания. Не исключается и последующего оседание утеплителя.

Внутренняя теплоизоляция более выгодна при необходимости уменьшении теплопотерь в углах здания, но предусматривает множество дополнительных дорогостоящих работ, например, устройство специальной пароизоляции на оконных откосах

Теплоаккумулирующая способность массивной части стены при наружной теплоизоляции с течением времени возрастает. По данным фирмы «Karl Epple Gmbh » при наружной теплоизоляции кирпичные стены остывают при отключении источника тепла в 6 раз медленнее стен с внутренней теплоизоляцией при одной и той же толщине утеплителя. Эту особенность наружной теплоизоляции можно использовать для экономии энергии в системах с регулируемой подачей тепла, в том числе за счет ее периодического отключения.. Теплоаккумулирующая способность утепленных снаружи массивных стен может дать экономию тепла до 18% при южной ориентации светопрозрачных ограждений.. Поэтому при реконструкции, особенно в случае ее проведения без выселения жильцов, наиболее приемлемым вариантом будет дополнительная наружная теплоизоляция здания, в функции которой входят:

защита ограждающих конструкций от атмосферных воздействий;


выравнивание температурных колебаний основного массива стены, т.е. от неравномерных температурных деформаций;


создание благоприятного режима работы стены по условиям ее паропроницаемости ;


формирование более благоприятный микроклимата помещения;

архитектурное оформление фасадов реконструируемых зданий.

При исключении негативного влияния атмосферных воздействий и конденсируемой влаги на конструкции ограждения увеличивается общая долговечность несущей части наружной стены.

До устройства наружного утепления зданий предварительно необходимо провести обследование состояния фасадных поверхностей с оценкой их прочности, наличия трещин и т.п., поскольку от этого зависит порядок и объем подготовительных работ, определение расчетных параметров, например, глубина заделки дюбелей в толще стены.

Тепловая санация фасада предусматривает утепление стен эффективными утеплителями с коэффициентом теплопроводности, равном 0,04; 0,05; 0,08 Вт/м ´° С. При этом фасадная отделка выполняется в нескольких вариантах:

— кирпичная кладка из лицевого кирпича;

— штукатурка по сетке;

— экран из тонких панелей, устанавливаемый с зазором по отношению к утеплителю (система вентилируемого фасада)

На затраты по утеплению стен влияют конструктивное решение стены, толщина и стоимость утеплителя. Наиболее экономичным является решение со штукатуркой по сетке. По сравнению с облицовкой кирпичом стоимость 1м 2 такой стены ниже на 30-35%. Значительное удорожание варианта с лицевым кирпичом обусловлено как более высокой стоимостью наружной отделки, так и необходимостью устройства дорогих металлических опор и креплений (15-20 кг стали на 1м 2 стены).

Наибольшую стоимость имеют конструкции, с вентилируемым фасадом. Удорожание по сравнению с вариантом облицовки кирпичом составляет порядка 60%. Это обусловлено, в основном, высокой стоимостью фасадных конструкций, с помощью которых осуществляется установка экрана, стоимостью самого экрана и аксессуаров крепления. Снижение стоимости таких конструкций возможно путем совершенствования системы и применения более дешевых отечественных материалов.

Тем не менее, эффективной считается изоляция, выполненная плитами URSA в полости наружной стены. При этом ограждающая конструкция состоит из двух кирпичных стен и укрепленных между ними теплоизоляционных плит URSA. Плиты URSA фиксируются с помощью анкеров, заложенных в швы кирпичной кладки. Между теплоизоляционными плитами и стеной устраивается паробарьер для предотвращения конденсации водяного пара.

Утепление ограждающих конструкций снаружи при реконструкции может производиться с помощью теплоизоляционной связующей системы «Фасолит-Т», состоящей из плит URSA, стеклянной сетки, строительного клея и фасадной штукатурки. При этом плиты URSA являются как теплоизоляционным, так и несущим элементом. С помощью строительного клея плиты приклеиваются к наружной поверхности стены и крепятся к ней механическими фиксаторами. Затем на плиты наносится армирующий слой строительного клея, по которому укладывается стеклянная сетка. На нее вновь накладывается слой строительного клея, по которому пойдет заключительный слой фасадной штукатурки.

Теплоизоляция стен снаружи может быть произведена с помощью особо жестких плит URSA, закрепляемых на деревянном или металлическом каркасе наружной стены механическими фиксаторами. Затем, с определенным расчетами зазором выполняется облицовка, например, кирпичная стена. Эта конструкция позволяет создавать вентилируемое пространство между облицовкой и теплоизоляционными плитами .

Теплоизоляция внутренних стен в полости с воздушным зазором может быть произведена путем устройства «трехслойной стены». При этом вначале возводится стена из обычного красного кирпича. Теплоизоляционные плиты URSA с гидрофобизированной обработкой насаживаются на проволочные анкеры, предварительно заложенные в кладку несущей стены, и прижимаются шайбами.

С определенным теплотехническим расчетом зазором далее сооружается стена, выходящая, к примеру, в подъезд, лоджию или террасу. Ее рекомендуется выполнять из облицовочного кирпича с расшивкой, чтобы не затрачивать дополнительные средства и усилия на обработку наружных поверхностей. При обработке желательно обращать внимание на хорошую стыковку плит, тогда можно избежать мостиков холода . При толщине изоляции URSA 80 мм рекомендуется двухслойная укладка в перевязку со смещением. Изоляционные плиты должны быть продавлены без повреждений через проволочные анкеры, выступающие горизонтально из несущей верхней стены.

Крепления к минераловатному утеплителю URSA немецкого концерна «PFLEIDERER»

Для примера рассмотрим наиболее приемлимый по стоимости вариант с оштукатуриванием фасадного слоя утеплителя. Этот способ прошел полную сертификацию на территории Российской федерации, в частности – система «Изотех» ТУ 5762-001-36736917-98. Это система с гибкими крепежными элементами и минераловатными плитами типа Rockwooll (Роквул), производимыми в Нижнем Новгороде.

Следует отметить, что минеральная вата Rockwool, являясь волокнистым материалом, способна уменьшить влияние одного из наиболее раздражающих факторов в нашем ежедневном окружении — шума.Как известно, намокший изоляционный материал в значительной степени теряет свои тепло- и звукоизоляционные свойства.

Импрегнированная минеральная вата Rockwool — водоотталкивающий материал, хотя и имеет пористую структуру. Только в сильный дождь могут намокнуть несколько миллиметров верхнего слоя материала, влага из воздуха практически не проникает во внутрь.

В отличие от изоляции Rockwool, плиты URSA ПЛ, ПС, ПТ (по рекламным проспектам также обладающие эффективными водоотталкивающими свойствами) не рекомендуется оставлять незащищенными на время длительных перерывов в работе, следует закрывать незаконченную кирпичную кладку от дождя, поскольку влага, попадающая между передней и задней оболочками кладки, высыхает очень медленно и наносит непоправимый ущерб структуре плит.

Констуктивная схема системы ИЗОТЕХ:

1.Грунтовочная эмульсия ИЗОТЕХ ГЭ.
2 Клеевой раствор ИЗОТЕХ КР.
3. Дюбель полимерный.
4 Теплоизоляционные панели.
5Армирующая сетка из стекло-волокна.
6.Грунтовочный слой под штукатурку ИЗОТЕХ ГР.
7. Декоративный штукатурный слой ИЗОТЕХ ДС .

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Исходные данные для теплотехнического расчета примем по приложению 1 СНиП 2.01.01-82 «Схематическая карта климатического районирования территории СССР для строительства». Строительно-климатическая зона Ижевска – Iв, зона влажности – 3 (сухая). Учитывая влажностный режим помещений и зону влажности территории, определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций – группа А.

Необходимые для расчетов климатические характеристики для г.Ижевска из СНиП 2.01.01-82 представлены ниже в табличной форме.

Температура и упругость водяного пара наружного воздуха

Ижевск	Средняя по месяцам
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
	-14,2	-13,5	-7,3	2,8	11,1	16,8	18,7	16,5	10	2,3	-5,6	-12,3
Среднегодовая												2,1
Абсолютная минимальная												-46,0
Абсолютная максимальная												37,0
Средняя максимальная наиболее жаркого месяца												24,3
Наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92												-38,0
Наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92												-34,0
<8 ° С, суток. Средняя температура												223 -6,0
Продолжительность периода со средней суточной температурой <10 ° С, суток. Средняя температура												240 -5,0
Средняя темпрература наиболее холодного периода года												-19,0
Продолжительность периода со среднесуточной температурой £ 0 ° С суток.												164

Упругость водяного пара наружного воздуха по месяцам, гПа	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X			XI		XII
	2,2	2,2	3	5,8	8,1	11,7	14,4	13,2	9,5		6,2			3,9		2,6
Средняя месячная относительная влажность воздуха, %	Наиболее холодного месяца											85
	Наиболее жаркого месяца											53
Количество осадков, мм	За год											595
	Жидких и смешанных за год											—
	Суточный максимум											61

При технических расчетах утепления не рекомендуется определять общее приведенное сопротивление теплопередаче наружного ограждения как сумму приведенных сопротивлений теплопередаче существующей стены и дополнительно устраиваемого утепления. Это обусловлено тем, что влияние существующих теплопроводных включений существенно изменяется в сравнении с вычисленным первоначально.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R (0) следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий, принятых на втором этапе энергосбережения. Определим показатель ГСОП (градусо-сутки отопительного периода):
ГСОП = (t в – t от.пер.) ´ z от.пер. ,

где t в
– расчетная температура внутреннего воздуха, ° С, принимаемая по СНиП 2.08.01-89;

t от.пер, z от.пер . – средняя температура, ° С и — продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 ° С суток.

Отсюда ГСОП = (20-(-6)) ´ 223 = 5798.

Фрагмент таблицы 1б*(К) СНиП II-3-79*

Здания и помещения	ГСОП*	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, не менее R (o)тр, м 2 ´° С/Вт
		стен	чердачных перекрытий	окон и балконных дверей
Жилые , лечебно- профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	2000 4000 6000 8000	2,1 2,8 3,5 4,2	2,8 3,7 4,6 5,5	0,3 0,45 0,6 0,7
* Промежуточные значения определяются интерполяцией.

Методом интерполяции определяем минимальное значение R (o)тр ,: для стен- 3,44 м 2 ´° С /Вт; для чердачных перекрытий- 4,53 м 2 ´° С /Вт ; для окон и балконных дверей- 0,58 м 2 ´° С
/Вт.

Расчет утеплителя и теплотехнических характеристик кирпичной стены производится на основании предварительногорасчета и обоснования принятой толщины утеплителя.

Теплотехнические характеристики материалов стены

№ слоя (считая изнутри)		№ позиции по прил.3 СНиП II-3-79*	Материал	Толщина, d м	Плотность r , кг/м 3	Теплоемкость с, кДж/(кг°С)	Теплопроводность l , Вт /(м°С)	Теплоусвоение s, Вт/ (м^С)	Паропроницаемость m мг/(мчПа)
Ограждение – наружная кирпичная стена
1	71		Раствор цементно-песчаный	0.02	1800	0,84	0,76	9,60	0,09
2	87			0,64	1800	0,88	0,76	9,77	0,11
3	133		Марка П175	х /span	175	0,84	0,043	1,02	0,54
4	71			0,004	1500	0,84	0,76	9,60	0,09

Где х – неизвестная толщина слоя утеплителя.

Определим требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций: R o тр, установив:

n — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной

Поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

t в — расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования жилых зданий;

t н — расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

D t н — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха

И температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;

a в

Отсюда R o тр = = 1,552

Так как условием выбора R o тр является максимальное значение из полученного по расчету или табличного значения, окончательно принимаем табличное значение R o тр = 3,44 .

Термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев. Для определения толщины утепляющего слоя воспользуемся формулой:

R o тр ≤ + S + ,

где a в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций;

d i — толщина слоя, м ;

l i — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С);

a н — коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ´ °С).

Безусловно, значение х должно быть минимальным для экономии средств, поэтому необходимое
значение величины утепляющего слоя можно выразить из предыдущих условий, получая в результате х ³ 0,102 м.

Принимаем толщину минераловатной плиты равной 100мм , что кратно толщине выпускаемых изделий марки П175 (50, 100 мм ).

Определяем фактическое значение R o ф = 3,38 , это на 1,7% меньше R o тр = 3,44 , т.е. укладывается в допустимое отрицательное отклонение 5% .

Приведенный выше расчет является стандартным и подробно описан в СНиП II-3-79*. Подобную методику использовали и авторы ижевской программы по реконструкции зданий серии 1-335. При утеплении панельного здания, имеющего меньшее начальное R o , ими был принят утеплитель из пеностекла производства АО «Гомельстекло» по ТУ 21 БССР 290-87 с толщиной d = 200 мм и коэффициентом теплопроводности l = 0,085. Полученное при этом т дополнительное сопротивление теплопередаче выражается следующим образом:

R доп = = = 2,35 , что соответствует сопротивлению теплопередачи утепляющего слоя толщиной 100мм из минераловатного утеплителя R=2,33 с точностью до (-0,86%). С учетом более высоких начальных характеристик кирпичной кладки толщиной 640 мм в сравнении с стеновой панелью здания серии 1-335 можно сделать вывод, что полученное нами общее сопротивление теплопередачи выше и соответствует требованиям СниП.

В многочисленных рекомендациях ЦНИИП ЖИЛИЩЕ приводится более сложный вариант расчета с разбивкой стены на участки с разными термическими сопротивлениями, например, в местах опирания плит перекрытия, надоконных перемычек. Для здания серии 1-447 вводится до 17 участков на расчетной площади стены, ограниченной высотой этажа и расстоянием повторяемости элементов фасада, влияющих на условия теплопередачи (6м). В СНиП II-3-79* и других рекомендациях подобные данные не приводятся

В расчеты для каждого участка при этом вводится коэффициент тепловой неоднородности, который учитывает непараллельные вектору теплового потока потери стен в местах устройства оконных и дверных проемов, а также влияние на потери соседних участков с меньшим термическим сопротивлением. По этим расчетам для нашей зоны пришлось бы использовать аналогичный минераловатный утеплитель толщиной не менее 120мм. Это означает, что с учетом кратности выпускаемым размерам минераловатных плит с необходимой средней плотностью r > 145 кг/м 3 (100, 50мм), согласно ТУ 5762-001-36736917-98, потребуется введение утепляющего слоя, состоящего из 2-х плит толщиной 100 и 50 мм. Это не только удвоит стоимость тепловой санации, но и усложнит технологию.

Компенсировать возможное минимальное несоответствие толщины теплоизоляции при сложной схеме расчета можно незначительными внутренними мерами сокращения тепловых потерь. К ним относят: рациональный выбор элементов оконного заполнения, качественное уплотнение оконных и дверных проемов, устройство отражающих экранов с нанесенным теплоотражающим слоем за радиатором отопления и т.п. Возведение отапливаемых площадей в мансардном этаже также не влечет за собой увеличения общего (существовавшего до реконструкции) энергопотребления, поскольку, по сведениям производителей и организаций, выполняющих утепление фасадов, затраты на отопление даже снижаются от 1,8 до 2,5 раз.

Расчет тепловой инерции наружной стены начинают с определения тепловой инерции D ограждающей конструкции:

D = R 1 ´ S 1 + R 2 ´ S 2 + … +R n ´ S n ,

где R – сопротивление теплопередаче i-го слоя стены

S — теплоусвоение Вт / (м ´° С),

отсюда D
= 0,026 ´ 9,60 + 0,842 ´ 9,77 + 2,32 ´ 1,02 + 0,007 ´ 9,60 = 10,91.

Расчет теплоаккумулирующей способности стены Q проводят с целью исключения слишком быстрого и чрезмерного нагревания охлаждения внутренних помещений.

Различают внутреннюю теплоаккумулирующую способность Q в (при перепаде температур изнутри наружу — зимой) и наружную Q н (при перепаде температур снаружи внутрь — летом). Внутренняя теплоаккумулирующая способность характеризует поведение стены при колебаниях температуры на её внутренней стороне (отключение отопления), наружная — на наружной (солнечная радиация). Микроклимат помещений тем лучше, чем больше теплоаккумулирующая способность ограждений. Большая внутренняя теплоаккумулирующая способность означает следующее: при выключении отопления (например, ночью или при аварии) температура внутренней поверхности конструкции снижается медленно и долгое время она отдает теплоту охлажденному воздуху помещения. В этом состоит преимущество конструкции с большим Q в. Недостатком является то, что при включении отопления такая конструкция долго прогревается. Внутренняя теплоаккумулирующая способность возрастает с увеличением плотности материала ограждения. Легкие теплоизоляционные слои конструкции следует размещать ближе к наружной поверхности. Размещение теплоизоляции изнутри приводит к снижению Q в. Ограждения с малым Q в быстро прогреваются и быстро остывают, поэтому такие конструкции целесообразно применять в помещениях с кратковременным пребыванием людей. Общая теплоаккумулирующую способность Q = Q в + Q н. При оценке альтернативных вариантов ограждений предпочтение следует отдавать конструкциям с бо льшей Q в.

Вычисляет плотность теплового потока вычисляем

q = = 15,98 .

Температура внутренней поверхности:

t в = t в – , t в = 20 – = 18,16 ° С.

Температура наружной поверхности:

t н = t н + , t н = -34 + = -33,31 ° С.

Температура между слоем i и слоем i+1 (слои – изнутри наружу):

t i+1 = t i — q ´ R i ,

где R i – сопротивление теплопередаче i – го слоя, R i = .

Внутренняя теплоаккумулирующая способность выразится:

Q в = S с i ´r i ´d i ´ ( t iср — t н),

где с i – теплоемкость i-го слоя, кДж/(кг ´ °С)

r i – плотность слоя по таблице 1, кг/м 3

d i – толщина слоя, м

t i ср — средняя температура слоя, ° С

t н – расчетная температура наружного воздуха, ° С

Q в = 0,84 ´ 1800 ´ 0,02 ´ (17,95-(-34)) + 0,88 ´ 1800 ´ 0,64 ´ (11,01-(-34))

0,84 ´ 175 м

Коэффициент теплопроводности
l , Температура внутренней поверхности ° С Температура наружной поверхности ° С Температурный перепад
° С Средняя температура в слое
t i ср
° С 1. Раствор цементно-песчаный 0,020 0,76 18,16 17,74 0,42 17,95 2. Кирпичная кладка из сплошного силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе 0,640 0,76 17,74 4,28 13,46 11,01 3. Минераловатная плита «Роквул» на синтетическом связующем.
Марка П-175 0,100 0,043 4,28 -32,88 37,16 -14,30 4. Раствор цементно-известковый на основе гидрофобных акриловых составов различных оттенков 0,004 0,76 -32,88 -33,31 0,43 -32,67

По результатам расчета в координатах t- d строится температурное поле стены в интервале температур t н -t в.

Вертикальный масштаб 1мм = 1 ° С

Горизонтальный иасштаб, мм 1/10

Расчет тепловой устойчивости стены согласно СНиП II-3-79* выполняется для районов со среднемесячной температурой июля 21 ° С и выше. Для Ижевска этот расчет будет излишним, поскольку средняя температура июля составляет 18,7 ° С.

Проверку поверхности наружной стены на конденсацию влаги выполняют при условии t в < t р, т.е. в случае, когда температура поверхности ниже температуры точки росы, или когда упругость водяного пара, вычисленная по температуре поверхности стены, больше максимальной упругости водяного пара, определенной по температуре внутреннего воздуха
(е в >Е t ). В этих случаях на поверхности стены возможно выпадение влаги из воздуха.

Расчетная температура воздуха в помещении t в по СНиП 2.08.01-89	20 ° С
носительная влажность воздуха помещения	55%
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции t в	18,16 ° С
Температура точки росы t р, определенная по id диаграмме	9,5 ° С
Возможность конденсации влаги на поверхности стены	нет	Температура точки росы t р определяется по i-d диаграмме.

Проверка возможности выпадения конденсата в наружных углах комнат затрудняется тем, что для нее необходимо знать температуру внутренней поверхности в углах. При использовании многослойных конструкций ограждения точное решение этой задачи весьма сложное. Но при достаточно высокой температуре поверхности основной стены, маловероятно ее снижение в углах ниже точки росы, то есть с 18,16 до 9,5 ° С.

Вследствие разности парциальных давлений (упругости водяного пара) в воздушных средах, разделяемых ограждением, возникает диффузионный поток водяных паров интенсивностью — g из среды с большим парциальным давлением в среду с меньшим давлением (для зимних условий: изнутри — наружу ). В сечении, где теплый воздух внезапно охлаждается на контакте с холодной поверхностью до температуры ≤t р происходит конденсация влаги. Определение зоны возможной конденсации влаги в толще ограждения выполняется в случае, если не выполняются варианты, указанные в п. 6.4 СНиП II-3-79*:

а) Однородных (однослойных) наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом;

б) Двухслойных наружных стен помещений с сухим и нормальным режимом, если внутренний слой стены имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 Па ´ м 2 ´ ч /мг

Сопротивление паропроницанию определяется по формуле:

R п = R пв + S R пi

где R пв – сопротивление паропроницанию пограничного слоя;

R пi – сопротивление слоев, определяемое согласно п. 6.3 СНиП II-3-79*: R пi = ,

Где d i , m i — соответственно толщина и нормативное сопротивление паропроницанию i-го слоя.

Отсюда

R п = 0,0233 + + = 6,06 .

Полученное значение в 3,8 раза превышает необходимый минимум, что уже гарантирует от конденсации влаги в толще стены .

Для жилых домов массовых серий в бывшей ГДР разработаны типовые детали и узлы как для скатных кровель, так и для зданий с бесчерачным покрытием, с цокольной частью различной высоты. После замены оконных заполнений и штукатурке фасада, здания выглядят значительно лучше.

Современные строительные нормативы требуют дополнительно утеплять каменные стены, поскольку в противном случае их толщина получалась бы слишком большой. Но, если при кладке толстой стены не возникает технических вопросов, то многослойная конструкция, в составе которой находится утеплитель, эти вопросы ставит, причем довольно остро. Ошибки, допущенные при утеплении, могут стоить очень дорого, и чтобы их избежать, необходимо досконально изучить теоретическую часть.

Прямо скажем, вопрос утепления относится к одним из самых сложных в строительстве. Главная проблема, которая давно не дает покоя теплотехникам, - это увлажнение утеплителя. Как известно, чем больше утеплитель увлажняется, тем хуже он справляется со своей функцией.

Технология утепления ограждающих конструкций дома зависит от материалов, из которых они построены. В этой статье мы рассмотрим основные варианты утепления каменных стен, т.е. сложенных из различных строительных камней, в частности, керамического и силикатного кирпича, ячеистобетонных блоков, поризованной керамики; а также из монолитного бетона.

Существуют три основных способа утепления каменных стен:

• снаружи ограждающей конструкции;
• в толще ограждающей конструкции;
• изнутри ограждающей конструкции.

Из них наихудшим вариантом считается внутреннее утепление, поскольку кладка в таком случае не защищается от внешних факторов воздействия. Кроме того, при внутреннем утеплении необходима высокопроизводительная вентиляция помещений, иначе на стенах будет образовываться конденсат. Экономия внутреннего утепления только кажущаяся, а на деле ее совсем нет, если учитывать эксплуатационные факторы.

В коттеджном строительстве чаще всего применяется наружное и слоистое (в толще стены) утепление. Но и они имеют ряд недостатков, которые необходимо, если не устранить, то минимизировать. Многослойные стены, в которых утеплитель располагается между несущей конструкцией и наружным кирпичным слоем, - весьма распространенное решение. Такие стены придают дому основательный вид и, как предполагается, не нуждаются в периодическом обновлении фасада.

В качестве утеплителя используют минеральную вату или обычный пенополистирол, реже - экструдированный, по причине его дороговизны. В слоеных стенах минеральная вата, при соблюдении ряда технологических требований ее закладки, работает лучше других утеплителей. Ее главное преимущество - паропроницаемость, которого лишен пенополистирол, в особенности экструдированный. Однако это преимущество может сработать против самой ваты и стеновой конструкции в целом, если не учесть факт переувлажнения утеплителя.

Очень важно понимать, что наилучшим вариантом утепления жилых зданий является тот, при котором каждый последующий слой является более паропроницаемый, чем предыдущий по направлению диффузии водяных паров - изнутри наружу. Если минеральную вату зажать двумя слоями кирпичной кладки, то она быстро увлажнится и потеряет свойства утеплителя. Водяные пары, направляющиеся изнутри помещений наружу, проходя через утеплитель, упрутся в холодную наружную кладку и станут поглощаться ватой. Бороться с этим явлением можно и нужно. Для этого между ватой и наружным слоем оставляется вентилируемый зазор 2 см, а в нижнем и в верхнем ряде кладки выполняются вентиляционные отверстия в виде незаполненных вертикальных швов. Такая схема не является полноценным вентилируемым фасадом, но значительно снижает степень увлажнения волокнистого утеплителя. Конденсат выпадает на внутренней поверхности наружного слоя, но при этом не соприкасается с ватой, а стекает вниз и частично выводится через вентиляционные отверстия.

Для правильного выполнения слоистой кладки с минераловатным утеплителем необходимо использовать закладные детали, которые свяжут оба слоя стены. Это могут быть специальные гибкие связи из стали с антикоррозийным покрытием, стеклопластика или базальтопластика. Они устанавливаются с шагом 60 см по горизонтали и 50 см по вертикали. Связи также выполняют функцию крепежа утеплителя.

Пенополистирол в четыре раза дешевле минеральной ваты и не уступает ей по сопротивлению теплопередаче. Именно дешевизна пенополистирола делает его наиболее распространенным утеплителем в слоеных стенах. Однако проблема, связанная с его низкой паропроницаемостью, не позволяет назвать этот материал идеальным для использования в слоистой кладке. Очевидно, что вопрос диффузии паров не самый простой для понимания неспециалистами, и поэтому многие заказчики выбирают пенополистирол, тем более что строители не сильно их отговаривают от этого. Последствия низкой паропроницаемости утеплителя проявляются не сразу, но когда проблемы станут очевидными, то предъявить претензии уже будет довольно сложно. А последствия такие: несущий слой стены может переувлажняться; в помещении, где нет усиленной вентиляции, может появиться характерный запах плесени, нарушиться внутренняя отделка и т.д.

Пенополистирол является горючим материалом, а потому его нельзя оставлять открытым и, разумеется, никаких вентилируемых зазоров применять нельзя. Кроме того, согласно требованиям СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», при использовании пенопластов для утепления оконные и прочие проемы нужно обрамлять по периметру полосками минеральной ваты.

Как мы видим, и пенополистирол, и минеральная вата в структуре слоеных стен имеют недостатки. Вата намокает, а пенополистирол не пропускает пар. Если пароизолировать минераловатный утеплитель изнутри, то пары не будут проникать в его толщу, однако для их удаления понадобится принудительная вентиляция. Проблема увлажнения ваты снимается, если оставить вентиляционный зазор между ней и фасадным слоем. В случае с пенополистиролом помочь может только интенсивная вентиляция помещений.

Нужно отметить, что эффективность работы теплоизоляторов в слоистой кладке и долговечность слоистой ограждающей конструкции в целом во многом зависит от качества монтажа. Если были допущены ошибки, то их уже невозможно в дальнейшем исправить.

Наружное утепление со штукатурным слоем

Этот способ утепления более известен, как «мокрый фасад» или «фасадное утепление». Наружное утепление менее затратно, чем слоистое; к тому же косвенное удешевление возникает и за счет менее мощного фундамента, который не нагружается каменным фасадным слоем. Несущая часть стены при этом полностью защищается от всех внешних факторов, которые могли бы сократить срок ее службы. Кроме того, наружное утепление не позволяет водяному пару конденсироваться в толще стены, благодаря чему не она не отсыревает. Правда, так происходит только при качественном исполнении всех технологических слоев; при правильном их расчете и расположении.

В наружных системах утепления используется как минеральная вата, так и фасадный пенополистирол (марка 25Ф). Штукатурные слои, которые образуют внешнюю отделку, могут быть тонкослойными (7-9 мм) и толстослойными (30-40 мм). Тонкая штукатурка на теплом фасаде наиболее распространена. Не зависимо от типа утеплителя, его плиты монтируются к стене при помощи клея и тарельчатых дюбелей (5 шт/м²), причем основная несущая функция ложиться на клей, а дюбели помогают справиться с ветровой нагрузкой.

Стандартная система фасадного утепления, начиная от стены, состоит из:

• проникающая грунтовка;
• клеевой слой;
• теплоизоляция (расчитывавется, исходя из недостающего сопротивления теплопередаче);
• щелочестойкая стеклосетка, заключенная в слой клеевого раствора;
• кварцевая грунтовка;
• штукатурный слой.

На уровне первого этажа штукатурный слой делается вдвое толще, чтобы противостоять возможным ударным нагрузкам.

Утепление коттеджа снаружи, как правило, выполняет наемная бригада, поскольку самостоятально справиться с большим объемом работы довольно тяжело, и главное долго. А когда в качестве утеплителя используется минераловатные плиты, то необходимо как можно быстрее их отделать, чтобы дождь их не намочил. Пенополистирол тоже не рекомендуется оставлять без отделки надолго, т.к. он быстро разрушается от солнечного ультрафиолета.

Лучше всего использовать фирменные системы фасадного утепления, т.к. это исключает ошибки подбора материалов. При самостоятельном подборе есть риск, что некоторые технологические слои начнут конфликтовать между собой, что повлечет за собой их отслоение вплоть до обрушения фасада.

Теплые фасады с применением горючих утеплителей, в частности, пенополистирола, нуждаются в противопожарных рассечках - разделении 15-сантиметровыми полосами каменной ваты по этажам и обрамление такими же полосами оконных проемов, а также расположении по всей площади балконов и лоджий.

Долговечность наружных фасадных систем утепления исчисляется десятилетиями, но только при условии тщательного соблюдения технологии. Так, применяя для утепления минеральную вату, важно использовать паропроницаемую штукатурку, иначе волокнистый утеплитель будет накапливать влагу, диффундирующую из помещений, и упирающуюся в панонепроницаемый слой акриловой штукатурки.