Наружные стены современных зданий из поризованной керамики. Часть 2
В ранние годы активных поисков и решений по применению поризованной керамики в строительстве нами выработан ряд обязательных элементов и практических правил для стен толщиной 640 мм (рис. 6 а, б, в), которые актуальны и теперь:
- при проектировании конкретных объектов необходимо выполнять расчеты кладки с учетом конструктивной схемы, высоты, геометрических размеров проемов, их кратности и пролетов;
- по результатам расчетов назначать армирование кладки, если необходимо, уменьшение марки кирпича и раствора по высоте здания с целью экономии высокопрочного кирпича и раствора;
- для армирования кладки использовать стальную арматурную сетку из проволоки ∅ 5Bl x ∅ 4Bl (∅ 5 — шаг 100 мм, ∅ 4 — шаг 50 мм);
- при сплошной конструкции стен балконные плиты можно опирать консольно в несущую часть стены;
- при проектировании балконов устойчивость и анкеровка балконных плит обеспечивать пригрузом вышележащей кладки;
- применение металлических анкеров или связей не приемлемо;
- анкеровка балконных плит с плитами перекрытий не допускается;
- технические решения конструктивных узлов принимаются только с условием заполнения вертикальных швов кладочным раствором;
- из-за наличия большого числа оконных и дверных проемов в здании оконные или дверные блоки в разумных пределах следует перемещать как можно ближе к внутренней поверхности стены — это снижает потери тепловой энергии одного проема примерно на 40 Вт;
- при проектировании следует помнить, что потери тепловой энергии в оконном и дверном балконном проемах происходят не только непосредственно через остекление, но и через откосы проемов вне зависимости от того, применяется энергосберегающее остекление или нет.
Расчеты температурных полей конструктивных узлов показали, что приведенное сопротивление теплопередаче стен толщиной 640 мм колеблется от Ro = 2,1 м2 · oС/Вт до Ro = 3,5 м2 · oС/Вт в зависимости от применяемых изделий из поризованной керамики и кладочных растворов. Приведенные сопротивления теплопередаче стен толщиной 510 мм и 380 мм также достаточно высоки. Такие стены имеют право на существование не только в наше время, но и в далеком будущем, и мы рассмотрим их в следующих разделах статьи. Сопротивление теплопередаче подобных стен зависит от применяемых изделий из поризованной керамики и кладочных растворов, а также, что немаловажно, и от планировочной схемы здания.
Подводя некоторый итог рассмотрения истории вопроса о поризованной керамике, хочется отметить три самых главных момента:
- с появлением поризованной керамики толщину стен в 640 мм
можно считать обоснованной не только экономически, но и санитарно-эпидемиологически, а также энергетически;
- очевидно, что задача долговечности и связанная с этим задача экологичности здесь тоже не забыты и решаются комплексно: долговечность зданий из поризованной керамики и из кирпича составляет 100 лет и больше;
- стены из поризованной керамики долговечны, имеют значительную тепловую инерцию, что благотворно отражается на возможности создания комфортных санитарно-эпидемиологических условий в помещениях для человека.
Паропроницаемость лицевого слоя камней из поризованной керамики и лицевого слоя практически равны, поэтому не возникает проблем с накоплением избыточной влаги в наружных ограждениях или с разрушением лицевого слоя при правильной технологии кладки стен и эксплуатации здания.
Поризованная керамика является еще и аккумулятором тепла (и холода), она функционирует как естественный кондиционер: ночью греет, днем охлаждает. Не будет ничего удивительного, когда мы узнаем, что поризованные керамические камни со специально сконструированными каналами используются в стенах и перекрытиях для накопления тепла или холода и последующей оптимизации микроклимата в помещениях общественных и жилых зданий в холодное или жаркое время года.
Современная практика. В чем она?
Современная практика «блещет» переутеплением стен и покрытий, «захватом» полезной площади стенами, отсутствием нормативного (по СНиП) учета изменения Ro в остекленных лоджиях жилых зданий и в буферных зонах общественных зданий, а также отсутствием «энергоэффективных» правил разработки и утверждения технических условий на теплоснабжение зданий.
Переутепление
Примерно с 2003–2004 гг. в строительстве стали широко применять газобетонные блоки толщиной до 400–450 мм для утепления или шлаковатные плиты и плиты из пенополистирола толщиной до 200 мм в сочетании с верстой из керамического кирпича толщиной 250 мм, а иногда и 125 мм. В новом строительстве теперь ведущее место занимают конструкции стен, основанные на трех вариантах, в их составе:
- монолитный железобетон δ = 180 мм, утеплитель «Кавити-Батс» ТМ δ = 180 мм, вентиляционный зазор, керамогранит (Ro = 3,414 м2 ·°С/Вт, конструкция 1);
- блоки газобетонные δ = 400 кг/м3, утеплитель «Кавити-Батс» ТМδ = 150 мм, вентиляционный зазор и наружная облицовка, например, из керамогранита (Ro = 4,89 м2 ·°С/ Вт, конструкция 8);
- блоки газобетонные δ = 400 мм, утеплитель «Фасад-Батс» ТМ δ = 180 мм, штукатурка δ = 4 мм (Ro = 5,47 м2 · °С/ Вт, конструкция 9).
Непосредственное использование таких конструкций приводит к избыточной энергоэффективности жилых комплексов на 30–40% (по терминологии СНиП 23-02). Правильный учет остекления лоджий или буферных зон показывает, что в настоящих условиях эксплуатации здания степень избыточности его энергоэффективности возрастает еще на 7–10%.
Это «замалчивается» по объективным причинам: во-первых, потому, что ситуация вообще не известна и не понята (или известна лишь в общих чертах широкому кругу специалистов по проектированию); во-вторых, в СНиП 23-02 нет прямых нормативных указаний на необходимость рационализации степени энергоэффективности и по количественному ограничению избыточной энергоэффективности. И все пока тихо радуются, что эффективность по отоплению и вентиляции высокая или очень высокая, зачастую не придавая этому никакого значения. Может быть, будущие нормы по энергоэффективности как-то изменят к лучшему создавшуюся в проектно-строительном комплексе ситуацию?
Есть еще одна причина замалчивания — экспертиза проектов в части избыточной энергоэффективности не производится. Эксперты зачастую неоправданно тщательно контролирует системы отопления — только чтобы величина приведенного сопротивления теплопередаче была не меньше Roreq = 3,08 м2 ∙ oC/Вт для наружных стен и не меньше Roreq = 4,598 м2 · oC/Вт для покрытий, например, в условиях Санкт-Петербурга.
Стены занимают слишком много места
К сожалению, в эти же годы, за редким исключением до настоящего времени, практика проектирования, экспертизы и строительства многоэтажных жилых комплексов и общественных зданий привела к тому, что в жилых и общественных зданиях отнимаются значительные площади помещений под слишком толстые наружные стены, а также завышаются объемы расхода строительных материалов (иногда недостаточной или неопределенной долговечности).
В то же время использование нормативно обоснованных и рациональных конструкций наружных стен позволяет получить «выход» дополнительной жилой площади (до 1,5% от общей отапливаемой площади здания), почти автоматически обеспечивая экономию строительных материалов (примерно на 15%). И то и другое можно считать привлекательным не только с инженерной точки зрения, но и с экономической.
В современных жилых комплексах поверхности наружных стен, выходящие в объем остекляемых лоджий, очень велики — до 65% от общей площади наружных стен. Поэтому следует в каждом проекте производить тщательный учет остекления лоджий, корректируя при этом в сторону увеличения приведенные сопротивления теплопередаче наружных ограждений. Увеличенные сопротивления теплопередаче наружных ограждений можно учитывать и при разработке Технических условий на отопление, и при проектировании систем отопления. То же целесообразно иметь в виду и для общественных зданий с обширным остеклением — путем создания известных буферных остекленных зон. В результате можно серьезно уменьшить толщину наружных стен со стороны помещений (до 150–200 мм, а иногда и до 300 мм).
Однако надежда информированных инженеров на то, что все само в этом плане улучшится, в прошедшие годы постепенно «испарилась». Сложившиеся технологии проектирования, согласования и строительства, сформировавшиеся в стране и в городе, принуждают сделать вывод о том, что для фактического, а не формального, энергосбережения больше нельзя замалчивать возможность уменьшить толщину наружных стен со стороны помещений. Причем, уменьшая толщину стен, нельзя забывать о требованиях к тепловой инерции (D ≥ 5–7), теплоустойчивости и долговечности (70–100 лет и более).
На мой взгляд, выбор рациональных конструкций наружных стен следует делать на самом первом этапе, т. е. на подходе к разработке проектных решений, при разработке Технических условий (ТУ) на конструкции стен. Почему это важно?
В первую очередь, такой подход вообще соответствует духу и букве ТУ. Во вторых, своевременная регистрация в ТУ разработки или принятие к проектной реализации рациональных конструкций позволяют избежать больших организационных трудностей в процессе проектирования. Почему?
Нужно, чтобы ТУ разрабатывались с помощью высококлассных специалистов не только в области отопления, но и в области строительной физики ограждающих конструкций. И только после экспертной оценки вариантов, приемлемых не только с точки зрения предпочтений заказчиков относительно производителей материалов, но и применительно к каждой конкретной проектной ситуации, когда предпочтения заказчиков могут измениться после своевременно предложенных весьма грамотными специалистами вариантов.
Качественная разработка ТУ на отопление после утверждения первичного ТУ в Энергонадзоре или ГубТЭК позволит не обращаться больше в эти организации по вопросам увеличения затрат на отопление. Широко известно, что оптимизация толщины и конструкций стен всегда вынуждает обдумывать вариант почти безнадежного обращения в Энергонадзор или ГубТЭК за вторичным ТУ, т. е. за разрешением на выявившуюся и полезную во всех отношениях потребность некоторого (7%–15%) увеличения потребного тепла. В силу практических трудностей в успехе такого вторичного обращения заказчик и проектировщик ныне вынуждены обдуманно отказываться от весьма привлекательных во всех отношениях проектных решений и поступать «как все»: стены делать толстыми — с излишними затратами утеплителей, которые легко согласуются экспертами по отоплению из УГВЭ, дома переотапливать, а к тому же обдуманно и с сожалением отказываться от дополнительного «выхода» полезной площади.
Представляется почти очевидным, что реализация предложения позволит не отвергать рациональное объемно-планировочное и конструктивное решение — полезное и прогрессивное. Корректная и своевременная, понятная всем участникам проектных и экспертных процедур реализация обоснованного предложения позволит легко согласовать прогрессивные проектные решения в экспертных организациях. Наша многолетняя проектная практика это подтверждает.
Актуальность перезагрузки ro в остекленных лоджиях и буферных зонах
Исходя из последних замечаний, немного обсудим перезагрузку (обеспеченную нормативными требованиями корректировку) приведенных сопротивлений теплопередаче с учетом остекления лоджий и буферных зон.
Мы учитываем практику строительства многоэтажных жилых и общественных комплексов, в которых примерно 65% площади наружных ограждений занимают остекленные лоджии или буферные зоны. В этой связи представляется целесообразным проводить корректировку приведенных сопротивлений теплопередаче ограждений с учетом остекления лоджий или буферных зон в общественных зданиях в соответствии с рекомендуемыми СП 23-101-2003 формулами №№36, 37 и 38 (однако применение этих формул не предписывается СНиП). Корректировке должны подвергаться и приведенные сопротивления теплопередаче неостекленной части ограждающих конструкций, а также приведенные сопротивления теплопередаче остекления ограждающих конструкций, разделяющих лоджии и жилые помещения здания.
В качестве иллюстрации актуальности процедуры покажем только один, но представительный, пример конкретного объекта
в Санкт-Петербурге. Пусть стена здания составлена из блоков газобетонных δ = 400 мм и кладки из кирпича полнотелого однорядного производства ОАО «Победа ЛСР» на цементно-песчаном растворе δ = 120 мм. Технология коректировки состоит в определении температуры воздуха в пространстве остекленной лоджии или буферной зоны tbalk по формуле: tbalk = [tint Σni=1 (A+I/R+0 i) + text Σ nj=1 (A–j/R–0 j )]/[Σni=1 (A+i /R+0 i) + Σ nj=1 (A–j /R–0 j)].
Для простоты приведены результаты расчета конкретного примера проектирования стены с лоджией, в котором:
A+i и R+0 i равны 15 м2 и 2,809 (м2 ∙ оС)/Вт соответственно для глухой части стен; A+i и R+0 i равны 6,5 м2 и 0,54 (м2 ∙ оС)/Вт соответственно для остекления стен;
A–j и R–0 j равны 10,33 м2 и 0,18 (м2 ∙ оС)/Вт соответственно для остекления лоджии;
A–j и R–0 j равны 3,24 м2 и 0,6 (м2 ∙ оС)/Вт соответственно для торцевой стены лоджии;
A–j и R–0 j равны 6,9 м2 и 0,81 (м2 ∙ оС)/Вт соответственно для непрозрачной части ограждения лоджии.
Данный пример проектирования излагается для пояснения не только простоты задачи проектировщика, но и актуальности движения в этом направлении.
Расчетом получена величина температуры воздуха в пространстве остекленной лоджии — tbalk = 16,9 оС.
На основе расчета tbalk определяется коэффициент положения конструкций лоджии в пространстве n, с помощью которого уже корректируется собственно приведенное сопротивление теплопередаче:
n = (tint + tbalk)/(tint – t ext) = (20 + 16,9)/(20 + 26) = 0,802.
В этом случае приведенное сопротивление теплопередаче неостекленной части основной наружной стены, разделяющей помещения здания и лоджии с учетом остекления лоджии, равно:
R0wbalk = R0wr/n = 2,809/0,802 = 3,5 (м2 ∙ оС)/Вт
вместо: R0wr = 2,809 (м2 ∙ оС)/Вт,
который был принят на тех участках стен здания, где лоджии отсутствуют.
Аналогично, приведенное сопротивление теплопередаче остекления основной наружной стены, разделяющего помещения здания и лоджии с учетом остекления лоджии, равно:
R0 w balk = R0 w r/n = 0,54/0,802 = 0,673 (м2 ∙ оС)/Вт
вместо R0 w r = 0,54 (м2 ∙ оС)/Вт,
принятого на тех участках стен здания, где лоджии отсутствуют.
Таким образом, расчетом получено, что приведенное сопротивление теплопередаче остекления основной наружной стены с учетом остекления лоджии не хуже остекления с селективным покрытием, хотя в нем селективное покрытие и не предусмотрено (впрочем, в этом покрытии и нет нужды).
Далее при проектировании отопления, а также в расчетах показателей энергетического паспорта для участков стен, где имеется остекление лоджий, уже должны применяться откорректированные величины сопротивлений теплопередаче, а именно:
R0 w balk = 3,5 Вт/(м2 ∙ оС) — для стен
и R0 w balk = 0,673 Вт/(м2 ∙ оС) — для остекления основных стен, разделяющих помещения здания и остекленные лоджии.
Этот же факт надо строго учитывать и при расчете нагрузок перед получением уточненного ТУ на отопление. Данное требование следует закрепить нормативно, иначе мы постоянно будем сталкиваться с тем, что стены будут иметь экономически неоправданно завышенное значение величины сопротивления теплопередаче.
А вследствие этого будут отниматься площади под слишком толстые наружные стены, возникать избыточные объемы расхода строительных материалов недостаточной или неопределенной долговечности по сравнению с известной долговечностью поризованной керамики.
Продолжение в следующем номере.
| Автор: А. П. Кочнев Дата: 21.03.2011 Журнал Стройпрофиль 2-11 Рубрика: отделочные материалы. интерьеры Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |