Современные решения по повышению тепловой эффективности.

Новые теплоизоляционные материалы.

 До трети всех потребляемых энергоресурсов страны расходуется на содержание жилых, гражданских и промышленных зданий. В связи с этим в 1995 г. нормативные требования к тепловой изоляции зданий и сооружений резко, в 3,3 — 3,4 раза, возросли. По существу, произошел переход от санитарно-гигиенических критериев тепловой защиты зданий к экономическим, направленным на снижение расхода энергоресурсов на их отопление.

 Это потребовало радикальной переоценки материалов, применяемых в наружных ограждениях, и существенного изменения конструктивных решений наружных стен. В зависимости от того, строится ли новое или проводится реконструкция существующего здания, конструктивные решения наружных стен требуют разных подходов.

 В новом строительстве, как показали проведенные в «ЦНИИЭП Жилище» и других организациях расчеты и проектные проработки, не удовлетворяют теплотехническим и экономическим критериям наружные стены сплошной однородной конструкции из таких традиционных материалов, как легкие бетоны, кирпич и дерево. Стены с применением этих материалов должны быть, как правило, слоистыми, с использованием эффективного утеплителя для обеспечения требуемой теплозащиты. Расчеты и практика проектирования показали, что эффективным в этом случае может считаться утеплитель, расчетный коэффициент теплопроводности которого не превышает 0,08-0,09 Вт/(м*С}.

 Однослойными могут быть наружные стены из таких материалов, как ячеистый бетон, полистиролбетон и в некоторых случаях — керамзитобетон. Критерием в этом случае является плотность (и зависящая от нее теплопроводность) данных материалов, которая не должна быть более 600 кг/мЗ. Такому показателю со значительным запасом удовлетворяет полистиролбетон, плотность которого в конструкциях наружных стен составляет 250-350 кг /мЗ при соответствующих значениях коэффициентов теплопроводности. Вместе с тем полистиролбетон такой плотности имеет низшую прочность (712 кг /м2) и недостаточную морозостойкость. При такой прочности наружные стены могут быть только ненесущими, кроме того, проблемным является закрепление на стенах карнизов, полок и Т.П. Из-за недостаточной морозостойкости такие стены требуют обязательной фасадной защиты, в качестве которой обычно используют внешнюю облицовку в полкирпича. Стоимость полистиролбетона на 25-40 % выше пенаполистирола. Эти обстоятельства ограничивают его применение в конструкциях наружных стен.

 Наиболее эффективны для однослойных наружных стен ячеистые бетоны. В ряде случаев такой бетон в конструкции наружных стен может удачно сочетаться с кирпичной облицовкой и эффективным утеплителем. Следует отметить, что однослойные ячеистобетонные стены наиболее экономически целесообразны по приведенным затратам.

 Для устройства однослойных наружных стен, особенно в регионах с относительно невысоким требуемым приведенным сопротивлением теплопередаче, могут применяться керамзитобетонные щелевые блоки. По разработкам 3АО «НИИ Керамзит» такие стеновые блоки имеют приведенную плотность в пределах 600 кг/мЗ, что особенно важно для тех регионов страны, где отсутствуют природные, тяжелые заполнители и не развито производство ячеистых бетонов. К таким регионам, например, относится ряд территория Поволжья.

 Анализируя конструкции теплоэффективных наружных стен, рассмотрим вначале стены из кирпича. Помимо традиционных сплошных кирпичных стен, которые, как сказано выше, не удовлетворяют теплотехническим требованиям, устраивают стены с колодцевой кладкой и слоистые с гибкими связями. Расчеты показывают, что колодцевая кладка кирпичных стен толщиной 700 мм при использовании эффективного утеплителя с I = 0,04 Вт/(м* С) обеспечивает проведенное термическое сопротивление теплопередаче более 2,85 (м2*С)/Вт, что допустимо только некоторых южных регионов страны. При это внутреннего несущего слоя составляет 380 логичная слоистая кирпичная стена с гибкими связями обеспечивает теплозащиту, равную 5,05 (м2*С)/Вт, что достаточно практически для всех регионов. Однако несущие слоистые кирпичные стены могут применяться только в домах высотой не более 4-5 этажей. Поэтому в многоэтажных домах необходимо устраивать трехслойные кирпичные стены с поэтажно навесным фасадным слоем либо целиком несущие наружные стены.

 Говоря о панельных конструкциях, следует отметить, что новым теплотехническим требованиям в полной мере соответствуют только трехслойные панели с гибкими связями или с железобетонными шпонками. В южных регионах страны с ГСОП (градусо-сутки отопительного периода) более 4500 могут при соответствующем обосновании применяться трехслойные панели с легкобетонными ребрами. При этом, как правило, толщина панелей составляет 400-500 мм. Необходимо отметить также, что трехслойные панели наружных стен с железобетонными шпонками по теплоэффективности на 9-11 % уступают панелям с гибкими связями.

 В последние годы в жилищно-гражданском строительстве активно применяют наружные стены с фасадными системами. Различают системы со штукатурными слоями; с облицовкой кирпичом или другими мелкоштучными материалами; с защитно-декоративными экранами.

Системы со штукатурными слоями предусматривают клеевое или механическое закрепление утеплителя с помощью анкеров, дюбелей и каркасов к несущей части стены с последующим оштукатуриванием. Помимо общего требования к надежному закреплению системы на стене, в данной системе обязательным по условиям годового баланса влагонакопления является требование к паропроницаемости защитно-декоративных штукатурных слоев.

 Клеевое закрепление утеплителя применяют при высоте стены до 8 м и при ее ровной прочной поверхности. Для более высоких зданий используют механическое крепление плит утеплителя к стенам.

Новые теплоизоляционные материалы.

 В зависимости от толщины фасадных штукатурных слоев выделяют две разновидности устройства системы: с жесткими и гибкими (подвижными или шарнирными) крепежными элементами (кронштейнами, анкерами). Первую используют при малых толщинах штукатурных слоев — 6-12 мм. В этом случае температурно-влажностные деформации тонких слоев штукатурки не вызывают ее растрескивания, а нагрузка от ее массы может восприниматься жесткими крепеж-ными элементами, работающими на поперечный изгиб и растяжение от ветрового отсоса.

Стоимость таких систем находится в пределах 3555 у.е. на 1 м2 стены.

 Системы с облицовкой в полкирпича или другими мелкоштучными материалами обладают достаточной паропроницаемостью и не требуют обязательного устройства вентилируемого воздушного зазора. В то же время из-за различных механических и температурно-влажностных деформаций основной стены и облицовочного кирпичного слоя в нем между этажами не-обходимо устраивать компенсационный шов с упругой прокладкой.

 Системы утепления с защитно-декоративными экранами вследствие их недостаточной паропроницаемости выполняют с воздушным вентилируемым зазором между утеплителем и экраном. По этой причине ряд фирм такие системы утепления называет «вентилируемый фасад». Название достаточно условно, поскольку вентилирование воздушного зазора происходит только в фасадных системах «Марморок» и «Полиалпан». Эти системы требуют обязательного наличия внизу впускных, а вверху выпускных отверстий, так как экраны представляют собой сплошную паро- и воздухонепроницаемую преграду. В других системах между элементами экранов предусматриваются горизонтальные и вертикальные щели, благодаря которым внутренний воздушный зазор сообщается с внешней атмосферой, что в значительной степени обеспечивает эвакуацию водяных паров из воздушного зазора. Значительное разнообразие видов отделочных материалов в сочетании с большим выбором цвета и фактуры поверхности позволяет обогатить архитектурно-художественную выразительность строящихся и реконструируемых зданий. Стоимость систем с вентилируемым фасадом составляет 65 у.е. за 1 м2 и более.

 «ЦНИИЭП Жилище» разработал новые технические решения наружных стен с защитно-декоративными экранами из железобетона, фибробетона, окрашенных стальных и алюминиевых листов и других отделочных материалов. Такие стены могут применяться в панельных, монолитных и каркасных зданиях. Помимо стен с защитно-декоративными экранами, институтом разработаны составные трехслойные панели наружных стен. В них между фасадной и внутренней скорлупой, соединенными с помощью разъемных металлических связей, находится слой эффективного утеплителя. Внутренняя скорлупа выполняется из железобетона, фасадная декоративная скорлупа может быть не бетонной. Составные панели позволяют применять разнообразную отделку фасадов зданий и в широких пределах варьировать теплозащитные характеристики наружных стен за счет изменения толщины утепляющего слоя и длины связей.

 При реконструкции зданий встает проблема утепления наружных стен. Технически ее можно решить путем их утепления либо с наружной, либо с внутренней стороны. Выполненные расчетно-аналитические и проектные разработки показали, что устройство дополнительной теплоизоляции снаружи здания защищает стену от переменного замерзания и оттаивания и других атмосферных воздействий; выравнивает температурные колебания основного массива стены, благодаря чему исключается появление в нем трещин вследствие неравномерных температурных деформаций, что особенно актуально для наружных стен из крупных панелей; благоприятствует увеличению долговечности несущей части наружной стены; сдвигает точку росы во внешний теплоизоляционный слой, благодаря чему исключается отсыревание внутренней части стены; создает благоприятный режим работы стены по условиям ее паропроницаемости, исключающий необходимость устройства специальной пароизоляции, в том числе на оконных откосах, что требуется в случае внутренней теплоизоляции; формирует более благоприятный микроклимат помещения; позволяет в ряде случаев улучшить оформление фасадов реконструируемых или ремонтируемых зданий; не уменьшает площадь помещений; обеспечивает возможность утепления зданий без создания дискомфортных условий проживания или выселения жильцов.

 Еще одним преимуществом наружной теплоизоляции является возрастание теплоаккумулирующей способности массивной части стены. Например, при наружной теплоизоляции кирпичные стены при отключении источника тепла остывают в 6 раз медленнее стен с внутренней теплоизоляцией, при одной и той же толщине слоя утеплителя. Поэтому в первую очередь следует применять наружную теплоизоляцию стен зданий.

 Внутренняя теплоизоляция допустима только при невозможности использования наружной при обязательном расчете и проверке годового баланса влагонакопления в конструкции.

 Подводя итог, следует отметить, что применение теплоэффективных наружных ограждений за счет экономии тепловых ресурсов окупает единовременные затраты во вновь строящихся жилых и гражданских зданиях в течение 7-8 лет, а в существующих домах в течение 12-14 лет.