Smlplita.ru

СМ Плита
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловом сопротивлении стен кирпич

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м 2 ·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ — удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину Rобщ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Сопротивление теплопередаче (м 2 ·°С/Вт) / область применения (°С·сут)

Двухслойные с наружной теплоизоляцией

Трехслойные с изоляцией в середине

С невентили- руемой атмосферной прослойкой

С вентилируемой атмосферной прослойкой

Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)

Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой

Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) — предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Термическое сопротивление сложной системы (например, многослойной тепловой изоляции) равно сумме термических сопротивлений её частей.

R t = T 2 − T 1 P =-T_<1>>

>>

  • R t >— тепловое сопротивление на участке тепловой цепи, K/Вт;
  • T 2 >— температура начала участка, K;
  • T 1 >— температура конца участка, K;
  • P — тепловой поток, протекающий через участок цепи, Вт.

Тепловое сопротивление участка цепи постоянного сечения:

R t = l λ S =>>

  • R t >— тепловое сопротивление участка цепи, К/Вт;
  • l — длина участка тепловой цепи, м;
  • λ — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К);
  • S — площадь поперечного сечения участка, м².

Термическое сопротивление сложной системы:

Уровень показателя силикатных изделий

Сфера применения силиката зависит от его качественных характеристик. Сюда входят теплопроводность, водопоглощение и морозостойкость кирпича. Силикат обладает повышенной склонностью к водопоглощению, поэтому он не используется при кладке фундаментов, подвалов или цоколей, так как эти сооружения имеют высокий уровень влажности.

Сухой силикатный материал обладает теплопроводностью (Т), составляющей 0,8 Вт/м*К. Керамические изделия имеют более высокую величину данного параметра, поэтому Т кладки сооружений из них составляет 0,9 Вт/м*К, что на 0,2 Вт/м*К больше, чем в первом случае. Показатель, составляющий 0,35-0,70 Вт/(м°С), а также средняя плотность сухого силикатного кирпича находятся в линейной зависимости, поэтому данная величина не зависит от количества и расположения пустот.

Силикатные изделия имеют значение теплового показателя переноса энергии меньше, чем керамические, поэтому они применяются для отделки фасадов. Для получения теплоэффективных стен применяется многопустотный силикатный кирпич, а также камень. Их плотность не более 1450 кг/м³. Эффект достигается только при аккуратном ведении кирпичной кладки, предполагающей использование нежирного кладочного раствора, который наносится тонким слоем и имеет плотность не более 1800 кг/м³. Раствор не должен заполнять пустоты в изделии.

Тепло и прочность

Стены дома должны быть достаточно прочными и в то же время теплыми. Эти два требования находятся в некотором противоречии, поскольку материалы, хорошо сохраняющие тепло, обычно не отличаются прочностью и наоборот. В случае кирпичных стен возникает проблема другого рода. По несущей способности для возведения одно- и даже двухэтажного дома достаточно стен толщиной в один кирпич (25 см).

Однако при такой толщине кирпичная стена имеет недостаточное тепловое сопротивление. В средней полосе достаточно теплой считается стена толщиной в два кирпича (51 см), но для коттеджа такие толстые стены излишне прочны и тяжелы, что приводит к серьезному удорожанию строительства.

Решение этой проблемы, как и во многих других случаях, дает комбинация материалов с разными свойствами. Существуют и давно применяются облегченные стены, обладающие хорошими теплоизоляционными качествами при небольшом расходе материала. Это стены колодцевой кладки и стены с воздушной прослойкой.

Что обозначает показатель

Холодная область материала постоянно получает тепло из более теплых частей. Их этот процесс движения тепла осуществляется через электромагнитные взаимодействие на уровне квазичастиц, электронов и атомов.

Физический смысл показателя теплопроводности — какое за единичный интервал времени через единицу площади сечения проходит количество теплоты.

В зависимости от коэффициента теплопроводности ГОСТ 530-2012 разделяет эффективность складки на следующее виды:

  • малоэффективная (обыкновенная) — от 0,46 и выше;
  • условно-эффективная — 0,36-0,46;
  • эффективная — 0,24-0,36;
  • повышенная — 0,2-0,24;
  • высокая — меньше 0,2.

Исходя из состава для кладочных смесей величину теплопроводности в инженерных расчетах выбирает от 0,47 и выше.

Нужный температурный режим лучше поддерживается при использовании стройматериалов с высокой теплоемкостью. Этот параметр характеризует, сколько нужно количества тепла, чтобы за единицу времени нагреть объект до заданной температуры. Единицами измерения показателя являются Дж/0С, Дж/К.

Теплопроводность при строительстве

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:

  • 30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;
  • 20-30% — через межэтажные перекрытия и крышу;
  • около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;
  • приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.

Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции. В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.

В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов. Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т.п.

Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

  1. Каркасный вариант строительства — основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство. В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.
  2. Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева — утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.

Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.

Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.

Газоблок + кирпич – третий не лишний?

Повышение доступности жилья — один из двигателей прогресса в стройиндустрии. В условиях конкуренции застройщики стремятся удешевить стоимость строительства за счет использования современных материалов и технических решений. Например, в последние десятилетия в нашей стране приобрели большую популярность двуслойные стены из газобетона и кирпича. Облицовочный кирпич придает таким домам внешнюю респектабельность, а легкий и достаточно теплый газобетон отвечает, в том числе за комфорт. Двуслойные стены дешевле полностью кирпичных, а архитектурный образ здания мало отличается. Но обеспечат ли такие стены необходимый комфорт и долговечность дома? Разбираемся вместе с экспертом – техническим специалистом по коттеджному и малоэтажному строительству Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Александром Плешкиным.

Прослужит ли дом нескольким поколениям?

Долговечность – один из важных критериев при выборе технологий для строительства дома. В «Инженерно-строительном журнале» №8 (2009 г) приведены результаты испытаний газобетонных стен с кирпичной облицовкой. Выводы ученых удивляют: срок службы такой стены составляет от 60 до 110 и более лет. Испытывались материалы одного качества в условиях одного и того же региона. Как выяснилось, столь заметная разница обусловлена технологией применения материалов: увеличить срок эксплуатации позволяет наличие вентиляционного зазора между слоями стены.

«Вообще отделка газобетона кирпичом без вентиляционного зазора допустима только для неотапливаемых помещений. В противном случае из-за разницы температур теплый и влажный воздух из помещения устремится наружу, пар начнет скапливаться между слоями стены, разрушая и кирпич, и газобетон, — комментирует Александр Плешкин. – Наличие вентилируемого зазора, обеспечивающего циркуляцию воздуха (его вход у основания и выход наверху здания) позволит беспрепятственно выводить водяной пар. Срок службы таких домов заметно выше при наличии слоя теплоизоляции, который выведет точку росы из газобетона и увеличит термическое сопротивление всей конструкции».

Погода в доме

В том, что погода в доме главней всего, мало кто сомневается. Считается, что для теплых регионов стена из газобетонных блоков толщиной 300–400 мм и облицовкой в половину лицевого кирпича укладывается в нормативные требования. Соответственно, в доме должно быть достаточно тепло и уютно. Но по факту зимой жители таких домов очень часто вынуждены использовать всевозможные системы отопления. Особенно в первые годы после постройки, когда дом «сохнет». Учитывая стоимость электроэнергии, для семейного бюджета такой способ согреться может быть накладным. Кроме того, из-за нарушения температурно-влажностного режима дома микроклимат в помещении становится хуже, образовывается сырость и плесень, особенно в углах и на стыках «пол-стена-потолок».

Результаты проводимых Службой Качества ТЕХНОНИКОЛЬ тепловизионных обследований объектов говорят о некоторых проблемах, связанных с эксплуатацией домов, построенных по технологии, которая не предусматривает вентиляционный зазор и слой утепления между газобетоном и кирпичом.

Например, в марте 2016 года проводилась тепловизионная съемка фасада жилого комплекса в Московской области.

Данные по объекту:

Тип объекта – таунхаус на стадии эксплуатации;

Дата сдачи объекта – 30 ноября 2015 г.;

Дата проведение осмотра – 1 марта 2016 г.;

Конструкция фасада – газобетонный блок (400 мм) + облицовочный кирпич (120 мм), утепление отсутствует.

«Влажные пятна на фасаде могут быть следствием двух причин, — комментирует Александр Плешкин. — Возможно, мокрые процессы внутренних отделочных работ производились в холодное время года. В данный период кладка еще не успела высохнуть. Также отсутствуют входные и выходные отверстия для создания движения воздуха в вентилируемой кладке. Паровоздушная смесь, которая проникла в кладку из внутренних помещений, встретилась с отрицательной температурой на улице, в результате чего выпала в виде конденсата — воды. Вторая возможная причина образования локальных пятен — наличие мощных теплопроводных включений, которые и выступили в качестве источника конденсата в большом количестве».

Почему расчеты расходятся с фактами?

При использовании тепловизионной съемки были выявлены тепловые потери в местах примыкания стены к кровле, цокольной части, и по контуру плит перекрытий по всему периметру фасада.

«Это связано с тем, что на стадии проектирования теплотехнический расчет фасада соответствует нормам по тепловой защите зданий. Нюанс в том, что расчеты проводятся по глади фасада, без учета мест сопряжений и примыканий плит перекрытий со стеной, окнами, устройства армапоясов и мауэрлатов и так далее. Также не стоит забывать про учет теплопотерь при укладке блоков – в швах в большинстве случаев используется классический цементно-песчаный раствор, реже — специальный тонклослойный клеевой, но вне зависимости от выбранного типа данный способ соединения блоков создает мосты холода, которые и могут спровоцировать конденсацию паров остаточной строительной влаги. Если еще учитывать теплопотери через неоднородности, то получаем уже критические значения», — объясняет эксперт.

Результаты расчетов с учетом всех теплопроводных включений будут приведены ниже, но то, что они будут отличаться от изначальных расчетов, подтверждается результатами тепловизионной съемки.

Рисунок 2. Тепловизионная съемка 1 этажа
Рисунок 3. Тепловизионная съемка 2 этажа

На фотографиях ниже наглядно демонстрируются теплопроводные включения (так называемые тепловые мосты) через плиты перекрытия, цоколь и сопряжения фасада с крышей, а также нарушения технологии строительства.

Рисунок 4. Тепловые потери

Ситуацию хорошо объясняют результаты испытаний тепловой однородности двуслойных стен, проведенных экспертами из Санкт-Петербурга А. С. Горшковым, П. П. Рымкевичем и Н. И. Ватиным. Они провели расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен типового многоквартирного жилого здания с конструктивной монолитно-каркасной схемой и двухслойными стенами из газобетона с наружным облицовочным слоем из кирпича в Санкт-Петербурге. Полученное значение 1,81 м2•°С/Вт не соответствуют не только требуемым 3,08 м2•°C/Вт, но и даже минимально допустимым нормативным требованиям 1,94 м2•°C/Вт. Различия в коэффициентах теплотехнической однородности исследователи объясняют различиями использованных в проекте конструктивных решений, количественного и качественного состава теплопроводных включений с учетом их геометрической формы. То есть учитываются все так называемые мостики холода, которые присутствуют в проекте: вид и материал крепежа, плиты перекрытия, стыки, обрамления и примыкания к стенам и окнам и так далее. Довольно распространен случай, когда теплотехническая неоднородность стеновой конструкции на реальном объекте еще ниже расчетной, потому что зависит от качества монтажа: наличие трещин, разломов, выбоин и иных дефектов изделий из газобетона может приводить к перерасходу строительного раствора, который выступает в качестве дополнительного теплопроводного включения, не учитываемого при расчете.

Рисунок 5. Конструктивное решение наружной двухслойной стены

В итоге мы получаем, что фактический коэффициент теплотехнической однородности существенно меньше, чем расчетное значение. Разница может составлять до 47%. Приведенное сопротивление теплопередаче подобных конструкций может быть меньше нормативного значения до 70%, что требует либо увеличивать толщину газобетонных блоков в составе двухслойной стеновой конструкции, либо использовать промежуточный слой из теплоизоляционных материалов.

Рисунок 6. Схемы расчетных фрагментов наружной двухслойной стены

«Результаты испытаний говорят о том, что закладываемый при проектировании коэффициент теплотехнической однородности 0,9 для стен из газобетона и кирпича для многих случаев является завышенным. Кроме того, проектировщики пользуются необоснованными значениями теплопроводности газобетона, — комментирует Александр Плешкин. — По факту такая конструкция не обеспечивает необходимое термическое сопротивление стен. Создать комфортный микроклимат, сократить размеры коммунальных платежей и повысить долговечность стен из газобетона и кирпича можно, благодаря включению теплоизоляции между газобетонным и лицевым (облицовочным) слоями. При выборе теплоизоляционного материала для конструкций такого рода особое внимание необходимо уделять значению сопротивления паропроницанию. Оно должно быть, как минимум на порядок меньше сопротивления паропроницанию несущего слоя наружной стены. Утепление стены из газобетона экономически обосновано и выгодно по сравнению с увеличением толщины газобетонной стены, при увеличении которого дополнительно нагружается фундамент и уменьшается полезная площадь помещений».

Влажность – важно ли это?

Хотелось бы отдельно отметить темы теплопроводности и влажности изделий из газобетона, которые являются сильными абсорбентами влаги, то есть могут впитывать значительное количество воды.

«Их фактическая влажность в начальный период эксплуатации может значительно превышать расчетную, это связано не только с процессом производства, транспортировки и складирования материала, но и с мокрыми процессами, которые происходят в доме во время его стройки – заливка стяжки, выравнивание стен и так далее. В этой связи теплопроводность изделий из газобетона может оказываться выше по сравнению с принятыми в проекте расчетными значениями, т. к. теплопроводность материала зависит от содержания влаги. Сложно поддается прогнозу количество лет через которое дом «выйдет» на проектные показатели. Это будет зависеть от климата, условий эксплуатации помещения и конструктивного решения стены – наличие вентиляционного зазора и правильно подобранных изоляционных слоев с точки зрения паропроницаемости. При грамотно спроектированной и выполненной конструкции выход на рабочий режим такой конструкции не должен превышать одного – двух лет», — комментирует Александр Плешкин.

Следует обращать пристальное внимание на вопрос испытания коэффициентов теплопроводности газобетона, а именно на условия влажности, при которых проводятся испытания.

Показатель теплопроводности определяют по ГОСТ 7076-99 «МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ СТРОИТЕЛЬНЫЕ. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме». В данном документе расчеты проводятся для материала в сухом состоянии, не регламентируется при какой весовой влажности материала необходимо проводить испытания. Некоторые производители газобетона проводят испытания на теплопроводность материала ссылаясь на ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения», в котором указаны значения весовой влажности, при которой производятся измерения: для условий «А» весовая влажность составляет 4%, для условий «Б» — 5%.

Согласно СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» Приложение Д (или СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», Приложение Т) весовая влажность газобетона значительно превышает значения ГОСТ 31359-2007: для газо- и пенобетона плотности 1200;1000;800 весовая влажность составляет: 15% для условий «А» и 22% для условий «Б».

Расчетный коэффициент теплопроводности газобетона значительно занижен по сравнению с фактическим. Данный факт связан не только с особенностями использования материала в условиях влажности, но и с самой методикой испытаний теплопроводности газобетона — влажность при испытаниях снижена в 3,75 — 4,4 раза.

Такая разница в значениях влажности говорит о том, что после возведения конструкции газобетон на протяжении определенного периода времени достигает нормируемых значений равновесной весовой влажности, которая значительно выше той, при которой проводятся испытания теплопроводности материала.

В результате фактическое значение сопротивления теплопередаче здания не совпадает с расчетным. Данный факт говорит о снижении энергоэффективности здания и увеличении эксплуатационных затрат на отопление и кондиционирование.

«Таким образом, с помощью газобетона и кирпича вполне можно создать респектабельный, теплый и долговечный дом, — резюмирует Александр Плешкин. — Но только при строгом соблюдении технологии проектирования тепловой оболочки здания с учетом всех теплопроводных включений, корректных показателей влажности газобетона, которую он приобретет в процессе эксплуатации, а также при обязательном наличии теплоизоляционного слоя и вентиляционного зазора».

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Облицовка стены кирпичом технические решения
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector