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