CC BY
12
УДК 624.012.45:69.058.2/8
Т.И. РЕМЕЗОВА,
АГТУ, Барнаул
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МОНОЛИТНОЙ НАРУЖНОЙ ОГРАЖДАЮЩЕЙ конструкции С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ КАНАЛАМИ
В статье представлены данные исследований теплозащитных характеристик монолитной наружной ограждающей конструкции с вертикальными цилиндрическими каналами в зависимости от диаметра, расстояния между каналами и теплоизоляционных материалов, заполняющих их. Выявлено влияние диаметра, расстояния между каналами и теплоизоляционных материалов, заполняющих их, на теплозащитные характеристики ограждающих конструкций.
Повышение требований к уровню теплозащиты ограждающих конструкций зданий способствовало интенсивному развитию и внедрению в практику строительного производства новых эффективных технологических, конструктивных решений, теплоизоляционных материалов с низким коэффициентом теплопроводности и малым водопоглощением, а также разработке технологических организационных решений.
Проведенный анализ [1-6] показывает, что современные технологические и конструктивные решения являются недостаточно эффективными, применимыми и дорогими для использования в монолитном домостроении. Это вызывает необходимость поиска новых технологических решений монолитного домостроения [7-10], увеличения теплозащитных показателей монолитных наружных стен в процессе выполнения бетонирования. Всё это позволило сформулировать рабочую гипотезу, что устройство в монолитных наружных стенах вертикальных цилиндрических каналов, заполненных теплоизоляционным материалом, может повысить теплозащитные характеристики монолитных наружных стен, снизит ре-сурсоёмкость зданий. Для решения данной проблемы на кафедре технологии и механизации строительства АГТУ был разработан технологический регламент [11] по технологии и организации, конструктивная схема утепления монолитных бетонных стен (рис. 1). Такое конструктивнотехнологическое решение позволяет помимо повышения теплозащитных свойств решить ряд других сопутствующих задач, в том числе уменьшение веса монолитных наружных стен, экономия керамзитобетона, энергоресурсов во время эксплуатации.
Проведены и проанализированы теоретические исследования, расчет закономерностей изменения термического сопротивления в монолитной наружной стене с вертикальными каналами, в зависимости от геометрических размеров каналов, расстояния между каналами и теплотехнических характеристик утепляющих материалов.
© Т.И. Ремезова, 2008
3 4
Рис. 1. Конструкция монолитной наружной стены с двухрядным расположением вертикальных цилиндрических каналов:
1 - внутренняя поверхность стены; 2 - армированный керамзитобетон; 3 - вертикальный цилиндрический канал с возможным заполнением утеплителем; 4 -внешняя поверхность стены
В результате проведенных теплотехнических расчетов [12-15] конструкции монолитной наружной стены из керамзитобетона толщиной 67 см с вертикальными каналами получили, что устройство вертикальных цилиндрических каналов диаметром 100 мм в наружной монолитной стене не уменьшает теплозащитные свойства стены, при этом экономия керамзитобетона доходит до 10 % по сравнению с базовым вариантом.
В монолитных наружных стенах с вертикальными цилиндрическими каналами диаметром 180 и 225 мм уменьшаются теплозащитные свойства в среднем на 1,7-14 %, но с увеличением расстояния между каналами они несколько увеличиваются, что отображено на графике (рис. 2).
В результате проведенного анализа теплотехнических расчетов монолитной наружной стены с вертикальными цилиндрическими каналами, разделенными воздухонепроницаемой мембраной, получили результаты (рис. 3) изменения термического сопротивления от диаметра, шага каналов. Рис. 3 показывает, что термическое сопротивление наружной монолитной стены с цилиндрическими вертикальными каналами, разделёнными воздухонепроницаемой мембраной диаметром 100 и 180 мм, выше, чем термическое сопротивление базовой монолитной стены. Термическое сопротивление монолитной наружной стены с вертикальными цилиндрическими каналами, разделенными воздухонепроницаемой мембраной диаметром 225 мм, меньше, чем термическое сопротивление монолитных стен: Лст™ = 1,1511 (м2-оС/Вт) при диаметре й = 225 мм на расстоянии между каналами 265 мм; Лст™ = 1,1578 (м2-оС/Вт) при диаметре й = 225 мм на расстоянии между каналами 310 мм.
1,02 1
0,98
Ь 0,96 о;
0,94 В 0,92 * 0,9
0,88 0,86 0,84 0,82
2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3
МО
й = 0,1 й = 0,12 й = 0,14 й = 0,16 й = 0,18 й = 0,2 й = 0,225
Рис. 2. Отношение термического сопротивления стены с полыми пустотами Яс1 отв к термическому сопротивлению стены без пустот Яст в зависимости от отношения толщины конструкции 5ст к расстоянию Ь между осями пустот при соответствующих диаметрах пустот й
й = 0,12 й = 0,1 й = 0 14
л й = 0,16 й = 0,18 й = 0,2 г! — П 00^
й 0,225
Рис. 3. Отношение термического сопротивления стены с разделёнными каналами -Кст.р.отв к термическому сопротивлению стены без пустот Яст в зависимости от отношения толщины конструкции 5ст к расстоянию Ь между осями пустот при соответствующих диаметрах пустот й
При заполнении вертикальных цилиндрических каналов монолитных наружных стен утепляющим материалом с Яут = 0,05 Вт/(м-°С) улучшаются теплозащитные характеристики таких стен. В результате расчетов термического сопротивления получили график (рис. 4), который показывает, что термическое сопротивление монолитных стен с вертикальными цилиндрическими каналами, заполненными утеплителем, увеличивается при использовании утеплителя с теплопроводностью Яут = 0,05 Вт/(м-°С), но уменьшается с увеличением расстояния между каналами, например, Яут = 0,05 Вт/(м-°С)^стку = 1,373 (м2-оС/Вт): при диаметре й = 100 мм на расстоянии каналов Ь = 225 мм; ^стку = 1,3125 (м2-°С/Вт) при диаметре й = 100 мм на расстоянии каналов Ь = 310 мм; Дстку = 1,9559 (м2-оС/Вт) при диаметре й = 180 мм на расстоянии каналов Ь = 225 мм; Лстку = 1,596 (м2-оС/Вт) при диаметре й = 180 мм на расстоянии каналов Ь = 310 мм; Ястку = 2,3109 (м оС/Вт) при диаметре й = 225 мм на расстоянии каналов Ь = 265 мм; Лст™ = 1,915 (м2-оС/Вт) при диаметре й = 225 мм на расстоянии каналов Ь = 310 мм.
2,60
2.40
& 2,20 ОС
1 2,00 О
| 1,80 ОС
1,60
1.40 1,20 1,00
2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3
«сг'Ь
* й = 0,225
й = 0,2
й = 0,18
й = 0,16
й = 0,14
й = 0,12
й = 0,1
Рис. 4. Отношение термического сопротивления стены с пустотами, заполненными утеплителем с Хут = 0,05 Вт/(м-°С), к термическому сопротивлению стены без пустот в зависимости от отношения толщины стены к расстоянию между осями пустот при соответствующих диаметрах пустот
В результате проведенных теплотехнических расчетов установлено, что конструкции монолитной наружной стены с вертикальными цилиндрическими пустотами, заполненными утепляющим материалом с теплопроводностью = 0,05 Вт/(м-°С), являются самыми эффективными из всех рассмотренных, но в то же время не обеспечивают конструктивные нормативные значения сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций по СНиП 23-02-2003
«Тепловая защита зданий». Требования к тепловой защите зданий по потребительскому подходу будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях соблюдены санитарно-гигиенические показатели и удельный расход тепловой энергии на отопление здания не превышает нормативной величины. После расчета энергопаспорта здания можно рассмотреть рациональные варианты технологии и организации по устройству конструкции монолитной наружной стены с вертикальными цилиндрическими каналами в зависимости от диаметра канала, расстояния между каналами, заполнения эффективным утеплителем, обеспечивающей нормативный удельный расход тепловой энергии на отопление здания.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бутовский, И.Н. Наружная теплоизоляция - эффективное средство повышения теплозащиты стен зданий / И.Н. Бутовский, Ю.А. Матросова // Жилищное строительство. -1996. - № 9. - С. 7-10.
2. Матросов, Ю.А. Москва уже сегодня возводит здания с эффективной теплозащитой / Ю.А. Матросов, И. Н. Бутовский // АВОК. - 1997. - № 6. - С. 12-14.
3. Беляева, В.С. Повышение теплозащиты наружных ограждающих конструкций / В.С. Беляева // Жилищное строительство. - 1998. - № 3. - С. 22-26.
4. Шилов, Н.Н. Дополнительное утепление наружных стен / Н.Н. Шилов // Жилищное строительство. - 1992. - № 8. - С. 11-12.
5. Табунщиков, Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений / Ю.А. Табунщиков, Д.Ю.Хромец, Ю.А. Матросов. - М. : Стройиздат, 1986. - 379 с.
6. Бутовский, И.Н. Совершенствование конструктивных решений теплозащиты наружных стен зданий / И.Н. Бутовский, О.В. Худошина // Обзор. - М. : ВНИИНТПИ. - 1990. -С. 44-48.
7. А.с. 765478 СССР, МКИ Т 04 В 2/ 14. Монолитная стена с клиновидными воздушными полостями/ В.М. Ермилов, Л.Ф. Жданов, И.М. Зинкович // Открытия. Изобретения. -1978. - № 24. - С. 2.
8. А.с. 949112 СССР, МКИ Е 04 В 1/76, С 04 В 15/00. Строительная теплоизоляционная панель / А.В. Нехорошев [и др.] // Открытия. Изобретения. - 1982. - № 29. - С. 4.
9. А.с. 1270250 СССР, МКИ Е 04 В 1/76. Теплоизоляционная панель / К.О. Карамян [и др.] // Открытия. Изобретения. - 1986. - № 42. - С. 3.
10. Титов, М. М. Технология возведения монолитных стен с пустотами цилиндрической формы с целью повышения теплозащиты / М.М. Титов, Т.И. Макейкина, В. Власов // 58 научно-техн. конф. Алт. ГТУ. - Барнаул, 2000. - С. 148.
11. Комплект технологических карт по технологии возведения теплоэффективных монолитных наружных стен с вертикальными цилиндрическими каналами. - Барнаул : Алт. ГТУ, 2006. - 68 с.
12. Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий / НИИ строит. физики. -М. : Стройиздат, 1990. - 230 с.
13. Макейкина, Т. И. Теплотехнические и экономические показатели керамзитобетонных стен с вертикальными пустотами / Т.И. Макейкина, А.Н. Хуторной, А.В. Колесникова // Международная научно-техническая конференция, Майорка. Испания. - 2003. -С. 57-61.
14. Макейкина, Т. И. Параметрический анализ термического сопротивления железобетонных наружных стен с вертикальными цилиндрическими пустотами / Т.И. Макейкина, А.Н. Хуторной, А.Б. Бодяков. - М. :ВИНИТИ, 2003. - № 805-В. - С. 10.
15. Хуторной, А.Н. Эффективность теплозащитных свойств керамзитобетонных наружных стен зданий /А.Н. Хуторной, А.В. Колесникова, Н.А. Цветков // Известия вузов. Строительство - 2004. - № 3. - С. 75-78.
T.I. REMEZOVA
THEORETICAL INVESTIGATIONS OF HEAT-SHIELDING CHARACTERISTICS OF CAST-IN-SITU EXTERIOR PROTECTIVE STRUCTURE WITH VERTICAL CYLINDRICAL CANALS
The research results of the heat - shielding characteristics of a cast-in-situ exterior structure with vertical cylindrical canals depending on their diameter, distance between them and type of the heat-insulating materials filling them are presented in the paper. Influence of these parameters on the heat- shielding characteristics is revealed.
