Ограждающие конструкции помещений в малоэтажном строительстве с учетом нормативных требований Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ЧШЯ

111

УДК 692.23:699.86

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ В МАЛОЭТАЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ С УЧЕТОМ НОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ

П.В. Корниенко, Н.М. Шамрай

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Комфорпипы баеалайтын нег1зг1 корсеткштер жэне уй щоргау конструкцияларылыц к,acuemmepin цанаеаттандыратын жене осы конапрукцияларда muiMdi матерыалдарды щчданып уйымдастыру mocindepi корсепилген.

Приведены основные показатели оценки комфорта, а также свойства, которым должны удовлетворять ограждающие конструкции жилья и способы организации этих конструкций с использованием эффективных материалов.

There are given the basic parameters of the rating of comfort and also the properties, which should be satisfied by protecting designs of habitation, and ways of organization of these designs with use of effective materials.

Большую часть своей жизни (примерно 80%) человек проводит в помещении жилых, общественных, производственных зданиях и транспорте. Здоровье и работоспособность людей существенно зависит от микроклимата помещений, характеризующегося температурой внутреннего воздуха 1Ь, рациональной температурой помещения (осредненной температурой его ограждающей поверхности) tR, скоростью движения (подвижностью) и относительной влажностью срь воздуха [1, с.78-79]. Сочетание этих параметров микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека и отсутствие напряжение в его системе терморегуляции, называется оптимальным, или комфортным. Зоны комфортных сочетаний температур 1Ь и 1К в жилых помещениях представлены на рис.1. Но в жаркий период для человека в легкой одежде, пребывающего в спокойном состоянии, допустимым пределом температуры помещения, как указано ав-

торами [2, с.35-38], является 28°С, а по зарубежным данным - до 30°С. На рис.2, приведена номограмма для определения зоны комфортности в летний период, которая разработана ¿Американской ассоциацией инженеров по отоплению и вентиляции.

Зона комфортных сочетаний температур гь и в жилых помещениях

141__|__I__I_

14 16 18 20 22 24 26 *

1Ь

1 - для холодного периода года

2 - для теплого периода года

Рис. 1

Номограмма для определения эффективных температур в летнее время

80 70 60 50

20иг.—-----1---1-

18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

Температура воздуха, °С I - зона комфорта

Оптимальной зоной теплового комфорта в жилищах зимой следует считать интервал 18...22°С при относительной влажности 40...60% и подвижность воздуха 0,07...0,1м/с; летом -23...26°С при относительной влажности - 30...50% и подвижности воздуха 0,1...0,25 м/с.

Теплотехнические расчеты предопределяют не только нормальные и экономически эффективные условия эксплуатации, но и долговечность здания. В теплотехнических расчетах ограждающих конструкций должна учитываться совокупность явлений, происходящих в отдельных местах ограждения. При конструировании наружного ограждения следует учитывать, что в самый холодный период необходимо не только предупредить выпадение конденсата на внутренней поверхности ограждения, но и ограничить дополнительные потери тепла этими участками.

Особое значение приобретают исследования теплотехнических свойств эксплуатируемых жилых зданий, выявление недостатков и причин их появления. Нормативные значения теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкции приведенные в СНиП И-3-79* «Строительная теплотехника. Нормы проектирования», как указывают авторы [2, с.26], в течение последних 50 лет во всех строящихся зданиях бывшего Союза ниже европейских стран со сходными климатическими условиями. И лишь только с внесением изменения №3 в СНиП 11-3-79" по которому приведенное сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций здания равное 3,5 м2-°С/Вт, позволяет существенно приблизить его к значениям соответствующих стандартов европейских стран, табл. 1.

Таблица 1

Сопротивление теплопередаче наружных ограждений К, м2?°С/Вт, по стандартам европейских стран

Страна Стена Окно Крыша Пол

Рекомендуемое Рекомендуемое Рекомендуемое Рекомендуемое

Дания 3,34 0,4 5,0 3,34

Франция 2,44 0,43 3,34 1,41

Италия 2,77 0,27 3,12 0,99

Норвегия 3,7 0,43 5,0 4,117

Швеция 3,35 0,33 5,0 3,34

Производя оценку теплозащитных показателей свойств наружных ограждающих конструкций (стен, окон, крыши, пола), согласно СНиП И-3-79" необходимо учитывать нормативный температурный перепад между расчетной температурой внутреннего воздуха и поверхностью конструкции (Д/„), который не должен быть выше: для наружных стен 6°С; покры-

тий и перекрытий 4°С; полов, перекрытий над проездами, подвалами и подпольями 2°С.

Для наружных стен, при Дги равным 6°С, конструктивные решения стен должны быть такими, чтобы при расчетных температурах наружного и внутреннего воздуха температура внутренней поверхности по глади наружной стены не опускалась бы ниже 12°С, а в местах напротив теплопроводных включений, стыков панелей (изделий) и сквозных диафрагм - ниже точки росы (гД Для жилых зданий при (р =55% (атмосферная влажность воздуха), тр зависит от 1Ь\ при хь = 18°С - гр- 8,8°С; при - 20°С -гу, = 10,9°С.

Требуемое сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (окон и балконных дверей) следует принимать при разности температур внутреннего воздуха и средней температуры наиболее холодной пятидневки до 25°С - 0,17 м2-°С/Вт; от 25 до 44°С - 0,34 м2-°С/Вт; от 44 до 49°С -0,52 м2-°С/Вт. Предельно допустимая (по гигиеническим требованиям) тем-

~ ^ / у макс \

пература поверхностей ограждающих конструкции Цпт ) зависит от высоты помещения. При отсутствии заметного движения воздуха в помещении В.Н. Богословским предложена формула:

СГ < 19,2+.8,7/1/, (1)

где - коэффициент углового излучения, равный щ = 1 - (0,8 • ДА)//; Мг/1 - превышение высоты помещения по сравнению с ростом человека, м;

Ы{а + Ъ)! 2, (2)

где а, Ь - ширина и длина излучающих поверхностей.

На воздушно-тепловой и влажностный режим помещения оказывает влияние воздухопроницаемость ограждающих конструкций. При разности давлений воздуха с одной и с другой стороны ограждения происходит его перемещение (фильтрация). Фильтрация воздуха в направлении от наружной поверхности в помещение называют инфильтрацией, в обратном направлении -эксфштьтрацией. Разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждений возникает вследствие разности плотностей воздуха (гравитационное давление) и под влиянием ветра (ветровое давление).

При совместном действии гравитационного и ветрового давления величина результирующего давления в любой точке на поверхности здания будет равно:

Р - 0,5 Н(рн - Рд) +

к,-к, &2И —---—р.

2 2 '

И

(3)

где Я - высота помещения, м;

кр к2 - аэродинамические коэффициенты соответственно с наветренной и заветренной сторон здания;

у^р— динамическое давление набегающего на здание потока воздуха;

рп, р(. - плотности наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.

Фильтрация наружного воздуха через ограждение в холодный период года вызывает дополнительные потери теплоты помещениями, а также охлаждение внутренних поверхностей стен, особенно в современных многоэтажных зданиях. Поэтому сопротивление воздухопроницанию (II) ограждающих конструкций должно быть не менее требуемого по СНиП 11-3-79" согласно формулы:

где Си - нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м2-ч);

Р - давление, определяемое по формуле (3). Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию , м2 ч Па/кг, определяемого по формуле:

где Ои и Р - то же, что и в формулах (4) и (3) соответственно;

ЛР0 ~ 10 Па - разность давлений воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницаемостью Ли.

Влагозащитные свойства ограждающих конструкций должны быть такими, чтобы защищать материал от переувлажнения атмосферной влагой и водяными парами в результате их диффузии из помещения. Следует учесть, что процесс передачи тепла, фильтрация воздуха и перенос влаги взаимосвязаны, поэтому определение тепло-воздухо- и влагозащитных свойств в ограждении является общим расчетом свойств наружных ограждений.

При оценке паропроницаемости ограждающих конструкций необходимым условием является величина сопротивления паропроницанию Ии, м2-ч-Па/кг, должна быть не менее наибольшего из требуемых сопротивле-

К * С = Г/О",

и

и

(4)

(5)

ний и (по условиям недопустимости накопления влаги в ограждении за год эксплуатации и ограничения влаги в ограждении за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха) в соответствии с п.6. СНиП Н-3-79**.

Для предупреждения конденсации в толще ограждения более плотные, теплопроводные и малопроницаемые материалы должны располагаться у внутренней поверхности ограждения, а к наружной поверхности наоборот, пористые, малотеплопроводные и более паропроницаемые. В этом случае у внутренней поверхности будет более высокая температура, а значит, и максимально возможные значение Е (упругость водяного пара). Для предупреждения конденсации влаги на внутренней поверхности наружного ограждения необходимо, чтобы г>гр (1р температура точки росы). Если это условие не соблюдается, то необходимо увеличить сопротивление теплопередаче ограждения Я0.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (£,,) должно быть не менее но при этом необходимо учитывать технико-экономические показатели. Как видно из рисунка 3, термическое сопротивление зависит от капитальных затрат (К) на ограждение, а с другой - от эксплуатационных расходов (Э Т). При этом величина теплопередаче ограждения (К0ЭК) соответствует минимуму приведенных затрат, равных сумме капитальных затрат и эксплуатационных расходов (П=К+Э Т) [1, с.92].

/С-капитальныезатраты на ограждение, руб/м2;

Э - эксплуатационные расходы (зависят в основном от теплопотерь ограждения), руб/м2; Т- нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных затрат (8,33 года).

Изменение капитальных и эксплуатационных затрат в зависимости от сопротивления теплопередаче ограждения

П

к<Г

Жилье должно удовлетворять физиологические потребности человека, т.е. обеспечивать надлежащую температуру окружающей среды, чистый воздух, достаточную влажность, подвижность и воздухообмен, обладать определенной звуконепроницаемостью, иметь естественное и искусственное освещение.

С подъемом экономики, роста культуры и благосостояния населения гигиенические нормативы и параметры, а также критерии комфорта в жилище меняются. Комфортная температура в жилище должна устанавливаться с учетом климатического района и сезона года. Это требование обусловлено влиянием на организм климатических особенностей, а также известными явлениями ритмических колебаний (сезонных, суточных) физиологических функций человека.

Создавая оптимальный микроклимат жилья необходимо предусмотреть соотношение применяемых материалов, инженерных мероприятий нормативным требованиям, заложенных в проектах и осуществляемых при возведении зданий. Что касается реконструкции ранее возведенных зданий, в которых сопротивление теплопередачи оказывается порядка в 3 раза меньше в сравнение с современными требованиями, необходимо предусмотреть утепление.

Это все решается с учетом использования современных высокоэффективных теплоизоляционных материалов. Конструктивные особенности выполняемых работ по организации утепления и декоративной отделке фасадов зданий приведены ниже. При возведении и реконструкции индивидуальных домов мансардного типа целесообразно рассмотреть конструкцию ограждений не только стены, но и фронтона, пола. При этом современные фирмы, поставляют эффективные теплоизоляционные матери-алы, такие, как эковата, стекловата, минеральная вата и материалы на их основе, рекомендуют и способы организации работ с этими материалами.

Выполнять эти работы можно по «мокрому» и «сухому» способу. Наиболее привлекательным являются «сухой» способ устройства ограждений с учетом того, что его можно проводить практически круглый год.

Анализируя работу фирм "JSOVER", "ROCKWOOL", "URSA", "АКСИ" [4, 5, 6] можно рекомендовать применение несложных конструктивных решений по утеплению крыши и мансарды, рассчитанных на длительный срок эксплуатации. Должно быть выполнено три обязательных условия:

1. Качественный парозащитный слой со стороны помещения (может быть полиэтиленовая пленка уложенная с перехлестом 150...200 мм);

2. Гидроизоляционный слой с внешней стороны утеплителя (пергамин, крафтбумага, рубероид);

3. Два уровня внутренней вентиляции кровли не менее 20 мм каждый. Первый находится между наружным покрытием и гидроизоляционным слоем, второй - между гидроизоляционным слоем и утеплителем (необходимы вентиляционные отверстия на спуске кровли, а на коньке - щели для отвода воздуха) (рис. 4).

Для получения требуемого сопротивления ограждающих конструкций здания (R() равно не менее 3,5 м2-°С/Вт толщина минераловатного утеплителя, например АКСИ [5], равна 180 мм. Если высота стропил не позволяет уложить этот утеплитель, то применяется двухрядная изоляция (рис. 5).

При устройстве мансарды крыши утепляется только над помещением, но гидроизоляция простирается под всей крышей. Утепление перекрытия (последнего) этажа на площади, не занятой мансардой, производят утеплителем толщиной 180 мм с предварительной прокладкой пароизоляцион-ного слоя. Утепление пола мансарды производят утеплителем толщиной 60 мм внутри деревянной обрешетки с прокладкой парозащитного слоя с обеих сторон утеплителя. Узел «стена - последнее перекрытие» с точки зрения тепловых потерь наиболее уязвим, свес крыши требует дополнительной изоляции (рис.6,7).

Необходимые условия:

1. Площадь утеплителя свеса должна перекрывать толщину наружной стены, на которую опирается скат крыши;

2. Между слоем утеплителя и гидроизоляцией кровли необходим зазор не менее 20 мм.

А-А

Теплоизоляция между стропилами

первый второй

1 - Гидроизоляционный слой

2 - Контрбрусья

3 - Обрешетка

4

5

6

- Утеплитель АКСИ

- Парозащитный слой

- Стропила (не менее 200 мм)

Двухрядная теплоизоляция кровли

А-А

1 - Гидроизоляционный слой

2 - Контрбрусья

3 - Обрешетка

4 - Утеплитель АКСИ

5 - Парозащитньш слой

6 - Стропила (150 мм)

Рис.5

Схема гидро- и иарозащиты мансарды

Теплоизоляция свеса крыши

V/y"' ij Q

1 - Гидроизоляционный слой

2 - Утеплитель АКСИ

3 - Парозащитньш слой

Рис.6

1 - Парозащитньш слой

2 - Утеплитель АКСИ

Рис.7

Стены мансарды (мансардные перегородки) утепляют конструктивно, как кровлю, но с внешней стороны утеплителя гидроизоляцию не монтируют (рис. 8).

Если фронтоны выполнены кирпичом, то утепление производят с внутренней стороны (рис. 9).

При этом монтируется многослойная обрешетка (из деревянного бруса или специального металлического профиля) под укладку утеплителя общей толщиной 150...180 мм, поверх утеплителя прокладывается пароизо-ляция. Облицовку стен и потолка мансарды рекомендуются выполнять гипсоволокнистым листом.

Двухрядная теплоизоляция Внутренняя теплоизоляция

мансардных перегородок фронтонов из кирпича

1 - Стойки подстропильные

2 - Поддерживающая обрешетка

3 - Обрешетка для укладки утеплителя и крепления облицовочного слоя

4 - Утеплитель АКСИ

5 - Парозащитный слой

1 - Кирпичная кладка

2 - Парозащитный слой

3 - Утеплитель АКСИ

4 - Обрешетка для укладки утеплителя и крепления облицовочного слоя

Рис.8

Рис.9

Вопросы утепления уже построенных или вновь возводимых стен целесообразно решать с использованием вентилируемых фасадов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тихомиров КВ., Свргеенко Э. С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция-М.: Стройиздат, 1991.-480 с.

2. Ариевич Э.М., Вавуло ИМ. Повышение теплотехнических качеств полносборных жилых зданий - М.: Стройиздат, 1985 - 280 с.

3. СНиП II—3—79**- Нормы проектирования. Строительная теплотехника - М.: Стройиздат, 1986.

4. 1-й Казахстанский Международный ФОРУМ по Новым Технологиям - А.. 2001.

5. Теплоизоляционные изделия компании АКСИ.- А.: Проспект, 2001.

6. ЗАО Минеральная Вата, каталог продукции ROCKWOOL. - А.: Проспект, 2001.