Теплотехническая однородность наружных стен - U

34
Теплотехническая однородность наружных стен
с навесным вентилируемым фасадом U-KON
В
недрение фасадных систем с воздушным зазором в практику
строительства является неоспоримым шагом вперед в части повышения энергоэффективности зданий и сооружений. С применением таких систем значительно улучшается влажностный режим
как самой конструкции наружной стены, так и помещений, и здания в целом. Каждая из систем имеет свои конструктивные особенности. С теплотехнической точки зрения основные преимущества
либо недостатки системы сводятся к определению коэффициента теплотехнической однородности (r) применительно к каждому
типу систем. Не многие производители навесных вентилируемых
фасадов (НВФ) с ответственностью подходят к предоставлению
проектировщикам данных для теплотехнического расчета. Зачастую при определении толщины утеплителя принимается необоснованное значение коэффициента (r), которое может привести
к ошибочному результату расчета сопротивления теплопередаче
(Rо) ограждающих конструкций. Принятая по такому расчету толщина утеплителя может привести либо к перерасходу материала
и дополнительным затратам, либо к снижению теплофизических
свойств ограждения. Для наружных стен этот расчет важен не только с точки зрения определения их конструктивного решения, но и
для определения теплоэнергетических параметров здания.
Эффект мостиков холода, связанный с применением любых систем
навесных фасадов, известен. Аналитическое обоснование исследований
коэффициента теплотехнической однородности (r) проведено проф. Гагариным В. Г., к. т. н. Козловым В. В. [1]. Диапазон значений коэффициента (r) приводится в нормах теплотехнического проектирования [2].
Проявление этого эффекта на внутренней поверхности наружных стен
выражается в понижении ее температуры. Чем интенсивнее работает
«мостик» холода, тем ниже температура на внутренней поверхности стены с противоположной стороны крепления кронштейна к ней.
В технической и рекомендательной литературе приводятся факторы
влияния на численные значения коэффициента (r), среди которых:
• материал облицовки;
• толщина воздушной прослойки;
• материал конструктивного слоя и его толщина;
• материал тепловой изоляции и его толщина;
• крепежный каркас (материал и форма кронштейна, площадь
соприкосновения кронштейна с конструктивом стены, длины ребер и их толщины, материал анкеров);
• наличие терморазрыва и его конструктивные особенности;
• количество кронштейнов на 1 кв. м [1, 2, 4, 5].
Количество факторов влияния на температурно-влажностные
поля конструкций с НВФ можно и увеличить, но это вряд ли целесообразно, а вот сокращение, возможно, пойдет только на пользу и
упростит задачу. Желательно уменьшить и площадь подошвы крон-
штейна, но это возможно лишь до определенного предела, поскольку важную роль играют прочностные качества системы. Наличие
терморазрывной прокладки между кронштейном и конструктивом
стены играет огромную роль для изоляции области анкерного крепления от знакопеременных температур [3].
Выбирается конкретная фасадная система. Количество факторов резко сокращается. Для определения численного значения коэффициента теплотехнической однородности (r) в реально существующих натурных условиях на производственной территории
ООО «Юкон инжиниринг» был смонтирован экспериментальный
стенд с навесным фасадом U-KON [4]. На глади стены экспериментального стенда выделены два участка с указанием количества
кронштейнов и материала облицовочного слоя (рис. 1).
В одном случае это композитный материал Alucobond A2, в другом — керамогранит. Площадь глади участка с композитным материалом Alucobond A2 составила 7,845 кв. м, с облицовкой керамогранитом — 5,851 кв. м. Количество кронштейнов на квадратный
метр фасада составило:
6
= 0 ,76 шт/кв. м,
7 ,845
10
nкрг =
= 1,7 шт/кв. м.
5 ,821
nАл =
Конструктивный слой стены стенда — кладка из силикатного
кирпича толщиной 380 мм, утеплитель Rockwool толщиной 150 мм,
НВФ U-KON. Термическое сопротивление конструктивного слоя,
включая штукатурный слой, равно (рис. 2):
Rк.с. =
0 ,38 0 ,02
+
= 0 , 460 кв. м·гр/Вт,
0 ,87 0 ,87
где: λкк=0,87 Вт/м·гр, λшт=0,87 Вт/м·гр.
Проводим расчет по рекомендациям Германии [6]:
Ko ⋅ F + ∑ ψ ⋅ l + ∑ χ
(Вт/кв. м·гр),
F
где: Ко — коэффициент теплопередачи стены без теплопроводных включений (Вт/кв. м·гр); F — площадь рассматриваемого
участка стены (кв. м); ψ — линейные удельные потери теплоты
K=
Рис. 2. Тепловые потери через точечные мостики холода
в зависимости от термического сопротивления
основания и терморазрывной прокладки
Рис.1. Развертка стены экспериментального стенда U-KON
с расстановкой кронштейнов: участки по глади для подсчета
коэффициентов теплотехнической однородности (r)
Примечание: χ — точечный коэффициент потерь теплоты через
мостики холода (Вт/гр); R — термическое сопротивление основания
анкерного болта (кв. м·гр/Вт).
CтройПРОФИль №2(64) 2008 www.stroy-press.ru
35
на мостики холода (Вт/м·гр), в нашем случае ψ = 0; χ — точечные
потери теплоты на мостики холода (Вт/гр), χ = 0,029 Вт/гр.
Термическое сопротивление экспериментального участка стены с вентилируемым фасадом U-KON составляет:
Rст = 3,8205 кв. м·гр/Вт,
Кст = 0,2617 кв. м·гр/Вт.
Расчетные коэффициенты термической однородности будут
равны:
0 , 2617 ⋅7 ,845 + 0 ,029 ⋅ 6
= 0 , 284 кв. м·гр/Вт;
7 ,845
0 , 2617 ⋅ 5 , 851 + 0 ,029 ⋅10
= 0 ,311 кв. м·гр/Вт;
Ккрг =
5 ,851
0 , 262
rАл =
= 0 ,923 ;
0 , 284
0 , 262
rкрг =
= 0 ,842 .
0 ,311
К Ал=
Экспериментальные значения соответственно составили [4]:
0 , 262
rАл = 0,931; = 0 ,923
0,,284
262
rкрг = 00,858.
= 0 ,842
0 ,311
Сходимость результатов практически полная.
Приняв в качестве основных факторов влияния: материал конструктивного слоя (бетон, кирпичная кладка) и его толщину, материал утеплителя и его толщину, а также материал облицовочного
слоя (керамогранит, композитный материал), т.е. количество кронштейнов на единицу поверхности фасада, — можно просчитать величину теплотехнической однородности стены (r):
r = ƒ(δк.с, λк.с, δут, λут, nкр).
Графическая зависимость для конструкции с НВФ U-KON с облицовкой композитным материалом Alucobond A2 (nкр = 0,76 шт/кв. м)
и облицовкой плитами керамогранита (nкр = 1,7 шт/кв. м) приведена на рисунках 3 и 4.
Различие коэффициента теплотехнической однородности (r)
конструкции с НВФ U-KON при различных видах облицовки очевидно: при различных видах облицовочного слоя Alucobond A2 и
керамогранит — достаточно велико. При толщине слоя утеплителя 100 мм, облицовке композитным материалом Alucobond A2 (λ=
0,035 Вт/м·гр, точка 1, рис. 3) и плитами керамогранита с той же толщиной утеплителя (точка 1’, рис. 4) снижение (r) составляет:
рис. 4) составляет 5,7%. При толщине утеплителя 300 мм (точка 4,
рис. 3 и точка 4’, рис. 4) — 12%. Применение облицовки из плит керамогранита влечет за собой большее снижение теплотехнической
однородности наружного ограждения с НВФ по сравнению с облицовкой из композитного материала. Основной причиной этого
снижения является увеличение количества кронштейнов на единицу площади стены. С теплотехнической точки зрения, применение НВФ с облицовкой материалами большого формата, например, кассеты из композитных материалов, является более выгодным вариантом. Нельзя пренебрегать и наличием терморазрывной
прокладки между кронштейном и наружной стеной, т. к. ее наличие оказывает значительное влияние на точечные потери теплоты (рис. 2) через мостики холода (кронштейны). Каждая система
навесных вентилируемых фасадов в части своего температурновлажностного режима должна иметь четкую зависимость факторов влияния на свою теплотехническую однородность. Расчет коэффициента теплотехнической однородности (r) должен выполняться с учетом конструктивных особенностей конкретной системы НВФ.
Ведение научно-исследовательской работы и комплексный подход к разработке новых конструктивных решений позволяют компании «Юкон Инжиниринг» предоставлять сбалансированный
комплекс услуг с полным комплектом документов по определению
коэффициента теплотехнической однородности и толщины теплоизоляционного слоя.
А. Н. Машенков, к. т. н., доцент кафедры «Отопление
и вентиляция» Нижегородского государственного
архитектурно-строительный университета
Е. В. Чебурканова, инженер
Литература
При замене утеплителя на менее эффективный (λ = 0,06 Вт/м·гр)
расхождение (r) при толщине 100 мм (точка 3, рис 3 и точка 3’,
1. Гагарин В. Г. «Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным
зазором». /В. Г. Гагарин, В. В. Козлов, Е. Ю. Цыкановский // «АВОК», № 2,
2004, с. 20–26, № 3, 2004, с. 20–26.
2. СТО 17532043-001-2005 «Нормы теплотехнического проектирования
ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий». —
М.: РНТО строителей, 2006 г.
3. Машенков А. Н. «О терморазрывных прокладках в навесных фасадных системах с воздушным зазором». /А. Н. Машенков, Е. В. Чебурканова
// «Лучшие фасады», № 12 (05), 2005, с. 64–66.
4. Машенков А. Н. «Определение коэффициента теплотехнической однородности навесных фасадных систем с воздушным зазором». / А. Н. Машенков,
Е. В. Чебурканова // «Строительные материалы», № 6 (630), 2007, с. 10–12.
5. Езерский. В. А. «Влияние крепежного каркаса вентилируемого фасада на температурное поле наружной стены». /В. А. Езерский, П. В. Монастырев // «Жилищное строительство», №10, 2003, с. 15.
6. div.: Richtlinie 'Bestimmung der wärme-technischen Einflüsse von
Wärmebrücken bei vorge-hängten hinterlüfteten Fassaden', SZFF, CH-8953
Dietikon (1998).
Рис. 3. Изменение коэффициента (r) НВФ U-KON в зависимости
от типа утеплителя (коэффициента теплопроводности, λ),
его толщины (δут ) при облицовке композитным материалом
Alucobond A2 (пкр = 0,76 шт./кв. м). Материал конструктивного слоя
— кладка из силикатного кирпича (δкк = 380 мм)
Рис. 4. Изменение коэффициента (r) НВФ U-KON в зависимости
от типа утеплителя (коэффициента теплопроводности, λ),
его толщины (δут) при облицовке плитами керамогранита
(пкр = 1,7 шт./кв. м). Материал конструктивного слоя —
кладка из силикатного кирпича (δкк = 380 мм)
∆=
0 ,928 − 0 ,853
0 ,081 = 8 ,1%.
0 ,928
При толщине слоя утеплителя 300 мм снижение (r) (точка 2, рис. 3
и точка 2’, рис. 4) составляет:
∆=
0 ,831 − 0 ,687
0 ,173 = 17 ,3%.
0 ,831
CтройПРОФИль №2(64) 2008 www.stroy-press.ru