CC BY
38
строительные материалы и конструкции
Долговечность ограждающих стеновых панелей жилык зданий с учетом конструктивного решения
К.В. Мигунова
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
В связи с вводом в действие СНиП 23.02-2003 [1] технические и экономические требования к ограждающим конструкциям отапливаемых зданий многократно возросли. Повышение теплозащитных свойств ограждающих стеновых конструкций зданий, построенных до выхода нормативного документа, заключается в увеличении их сопротивления теплопередаче до нормативных значений. Это происходит за счет дополнительного утепления стен эффективными теплоизоляционными материалами.
За время эксплуатации с 1982 г. жилых девятиэтажных панельных домов серии 90 в г. Пензе сменилось три типа ограждающих стеновых панелей, принципиально различных в конструктивном отношении [2].
С первым типом ограждающих конструкций с 1982 по 1985 годы были построены и сданы в эксплуатацию дома общей площадью 146 тыс.м2. Причиной замены явилось исчерпание физических свойств долговечности трехслойных керамзитобе-тонных панелей с эффективным утеплителем из газобетона и жесткими связями из керамзитобетона, в связи с технически необоснованным их конструктивным решением. Потеря долговечности выразилась в промерзании ограждающих стеновых конструкций в каждой десятой квартире в зимний период эксплуатации. Фактическое приведенное термическое сопротивление теплопередаче этих панелей было на 26% ниже существующих нормативных значений [3].
Для повышения теплозащитных свойств и увеличения долговечности ограждающих стеновых конструкций Пензенский ДСК в 1987 году перешел на изготовление принципиально новых в конструктивном отношении панелей с расчетным приведенным сопротивлением теплопередаче ^^ = 1 /76 м2 °С/Вт. Второй тип трехслойных панелей с жесткими связями из керамзитобетона с эффективным утеплителем из пенополистирола использовался при строительстве жилых зданий с 1987 по 2001 годы. За данный период с этим типом ограждения построены дома общей площадью более 797 тыс. м2. За 21 год эксплуатации панелей второго типа, с 1987 по 2008 годы, не отмечено ни одного случая их промерзания.
Причиной появления третьего типа стеновых панелей с гибкими металлическими связями [2] является повышение уровня тепловой защиты зданий по условию энергосбережения [4]. С этими стеновыми конструкциями были сданы в эксплуатацию жилые дома общей площадью более 85 тыс. м2, которые за период эксплуатации показали себя только с положительной стороны.
Соответствующее согласование технических характеристик ограждающих панелей первого типа с существующими нормативными требованиями возможно только при использовании дополнительной теплоизоляции с учетом технического обоснования ее конструктивного решения и расположения.
Долговечность конструкции теплозащиты определяется устойчивостью материала утеплителя к длительному воздействию наружной температуры, химической и биологической среды [5]. Вопросы долговечности теплозащитного материала в конструкциях дополнительной теплоизоляции в настоящее время являются малоизученными как у нас в стране, так и за рубежом. Причиной являются объективные трудности, возникающие при оценке результатов испытаний теплоизоляционных материалов с учетом их сопротивляемости внешним факторам. Поэтому на практике пользуются приблизительными данными о долговечности теплоизоляционных материалов, которые для минеральных и стекловолокнистых плит составляют от 15 до 25 лет, пенополиуретана — 20 лет. При проектировании конструкции дополнительной теплоизоляции необходимо стремиться к использованию материалов конструктивных элементов с одинаковой долговечностью [5, 6].
При выборе теплоизоляционного материала важными показателями являются противопожарные свойства. Новое поколение пенополистиролов и пенополиуретанов относится к самозатухающим пожарным материалам. Однако их применение ограничивается из-за потери эксплуатационных качеств при максимальной температуре 95 0С [6]. Для повышения защиты этих теплоизоляционных материалов от открытого пламени во время пожара с наружной стороны стены вокруг окон необходимо располагать листы из минеральных плит, относящихся к трудносгораемым материалам [6, 7].
Конструкция дополнительной теплозащиты должна содержать материалы с высоким уровнем заводской готовности, являться простой в монтаже и ремонтопригодной в процессе эксплуатации. Конкретный вариант расположения и конструктивного решения теплозащиты должен выбираться на основе анализа всех ее технико-экономических показателей.
Достоинством варианта с расположением теплоизоляционного материала на внутренней поверхности стены является повышение тепловой инерции ограждения и улучшение ее теплозащитных качеств при нестационарном режиме теплопередаче, вследствие расположения хорошо аккумулирующего тепло материала в зоне положительных темпера-
строительные материалы и конструкции
тур. Осуществление строительных работ из внутреннего объема здания способствует снижению трудоемкости и стоимости устройства дополнительной теплоизоляции. Недостатком этого варианта является возможность возникновения в зимний период эксплуатации зданий конденсата влаги на границе «стена-утеплитель», вследствие подверженности влиянию наружных температур значительно большего объема конструкции ограждения.
Положительными свойствами устройства теплоизоляции с наружной стороны ограждения дополнительно являются: сохранение площади помещений, отсутствие неудобств, связанных с устройством теплоизоляции в местах расположения приборов отопления и в пределах конструкции пола. К недостатку можно отнести необходимость устройства по теплоизоляции долговечного конструктивного декоративно-защитного слоя [5, 6]. В целом долговечность ограждающей конструкции повышается при устройстве на внешней ее стороне теплоизоляции из минеральной ваты или стекловолокна с незначительным сопротивлением паропро-ницанию [6, 8].
При выборе лучшего варианта конструктивного решения дополнительной теплозащиты экономическая эффективность возрастает на стадии предпро-ектного анализа с помощью сравнительной оценки методом квалиметрии. На этом этапе определяется ее дальнейшая стоимость до 75% от общей стоимости. Фактические экономические затраты на предварительное проектирование, с учетом автоматизации последующих расчетных положений, составляют не более 4% от общих расходов [8].
Правилами квалиметрии качество любого проекта, например, конструкции теплозащитного усиления, определяется совокупностью качеств отдельных свойств. Данная совокупность свойств выражается в виде многоуровневой структуры, так называемого дерева свойств. Разработка дерева свойств является наиболее ответственным этапом. В таблице показано разработанное дерево свойств для сравнительной количественной оценки вариантов конструктивного теплотехнического усиления ограждения, проводимое из внутреннего объема жилой квартиры.
С наружной стороны ограждающие стеновые
0 1 2 3 4 5
Геометрические Площадь пола
размеры Объем комнаты
Микроклимат Температура
Относит, влажность
Функциональность Удобство Акустический режим Объем комнаты. Материал.
жилой комнаты Удобство квартиры Отношение жилой площади к полезной
0 т ь Гигиеничность Температура точки росы
и О) т 10 Качество Тепловосприятие Коэффициент теп-лоусвоения
а) Инструментальные Продолжительность монтажа
0 1 исполнения Удобство монтажа
ц <0 Степень Группа возгорания
о. 1-V огнестойкости Предел огнестойкости
1-I X Надежность Несущая способность плиты Вес теплоизоляционного слоя
Долговечность Влагостойкость Коэффициент паро-проницаемости
Материал
Интерьер комнаты Качество отделочных работ
Эстетичность Художественное сочетание с фактурой стен
Экономичность Экономичность Единовременные затраты
реконструкции Стоимость жилой площади
Эконом, эксплуатации Эксплуатационные теплотехнические затраты
Таблица. Дерево свойств сравнения вариантов реконструкции ограждения.
5 2009 511
строительные материалы и конструкции
панели жилых домов серии 90 заводской готовности имеют защитно-декоративный слой в виде стеклянной плитки «Ириска». С учетом этого, администрацией города Пензы было принято решение об устройстве дополнительной внутренней теплоизоляции на ограждении. Условием производства ремонтных работ предусматривалось недопущение проведения мокрых строительных процессов в квартирах.
С помощью технико-экономического анализа разработаны шесть вариантов конструктивного решения дополнительной теплоизоляции [2]. Для соответствующих вариантов с помощью метода ква-лиметрии получены следующие количественные оценки интегрального качества теплотехнического усиления стенового ограждения в процентах: 81,6%; 75,9%; 95,0%; 75,5%; 80,5% и 80,8% .
Для оптимизации конструктивного решения наружного теплотехнического усиления однослойного стенового ограждения из наиболее часто встречающегося материала (газобетон, пенобетон, кирпич глиняный полнотелый, кирпич силикатный полнотелый, кирпич силикатный многопустотный и деревянный брус) разработаны уравнения регрессии общего сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций [8]. Расчетная толщина утеплителя из минеральной ваты получена из условия соответствия значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций нормативным требованиям [1, 9].
Список литературы
1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. — М:
ГУП ЦПП Госстроя России, 2004. — 25 с.
2. Мигунов В.Н. Долговечность ограждающих сте-
новых панелей на примере жилых домов серии 90 / В.Н. Мигунов// Жилищное строительство. — 2008. — вып. 9. С.25-27
3. СНиП II -3-79* Строительная теплотехника. — М.:
Стройиздат, 1982. — 37 с.
4. СНиП 11-3-79** Строительная теплотехника. — М.:
ЦИТП Госстроя России. 1998. — 35 с.
5. СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструк-
ций от коррозии. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 48 с.
6. Мигунова К. В. Общие принципы повышения теп-
лозащиты стен с учетом конструктивного решения /К.В.Мигунова, С.Ф.Савченкова// Студенческая наука — интеллектуальный потенциал XXI века [Текст]: сб. докл. студ. науч.-техн. конф. В 2-х ч.Ч.2.-Пенза: ПГУАС, 2008. — С.153-156
7. СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и
сооружений. — М.: Стройиздат, 1997. — 16 с.
8. Мигунова К.В. Вариантное проектирование кон-
структивного решения дополнительной теплозащиты ограждающей стеновой конструкции/ К.В.Мигунова, В.Н.Мигунов// Студенческая наука — интеллектуальный потенциал XXI века [Текст]: сб. докл. студ. науч.-техн. конф. В 2-х ч.Ч.1. — Пенза: ПГУАС, 2008. — С. 54-56
9. СНип 23-01-99* Строительная климатология. —
М: ГУП ЦПП Госстроя России, 2000. — 57 с.
