выбор и обоснование толщин наружных стен жилых зданий

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТОЛЩИН НАРУЖНЫХ СТЕН ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ,
ВОЗВОДИМЫХ ИЗ ПЕНОБЕТОНА, ГАЗОБЕТОНА
В связи с ростом стоимости и дефицитом энергоресурсов, о чем шла речь на Саммите G-8
в Санкт-Петербурге, ужесточаются требования к энергосбережению в жилых зданиях, которые
часто удовлетворялись механическим увеличением сопротивления теплопередаче глухой части
наружных стен. За последнее десятилетие это увеличение составило 250 % (3,5 раза), что
привело к утолщению, и, следовательно, к удорожанию наружных стен, снижению объемов
ввода жилых домов, нехватке стеновых материалов и вяжущих. Стоимость жилья стала
непомерно высокой, недоступной для подавляющего большинства населения. В то же время в
новых домах c увеличенной теплоизоляцией глухой части наружных стен никакой существенной
экономии энергии не установлено.
Для того чтобы разобраться со структурой теплопотерь (при выполнении нормативных
лимитов) и определить необходимую толщину стен домов, возводимых с применением ячеистых
бетонов, был проведен расчет теплопотерь жилых зданий и выполнен анализ их составляющих.
При расчете рассматривались здания в 12, 14, 17 этажей с наружными навесными стенами,
состоящими из газобетонных блоков c облицовкой наружным слоем в 1/2 кирпича, а также 10-ти
этажные дома серий 600,11 из газобетонных панелей, возводимых ДСК-3. Расчеты показали, что
в среднем потери тепла через ограждающие конструкции (стены, окна, двери,; чердачные и
цокольные перекрытия) составляют 50-56 %, а остальные теплопотери 44-50 % происходят за
счет инфильтрации (воздухообмена).
Более подробно распределение теплопотерь рассмотрим на примере расчета дома серии
600,11.
Дома предшествующих серий Г и Ги ДСК-3 начал строить в 1960 г. со стенами толщиной 24
см из автоклавного газобетона марки по плотности D700. Сейчас, учитывая нынешние нормы и
требования к сопротивлению теплопередачи наружных стен, их делают из газобетона D600 и
толщиной 32 см, Однако, если подходить прямолинейно, без соответствующего осмысления
теплопотерь дома, то стены необходимо или делать толще, или дополнительно утеплять
теплоизоляционньшй материалами,
Стены, выполненные из газобетона D600 толщиной 32 см, имеют приведенное
сопротивление теплопередаче Rт = 1,76 m2.9 С0/Вт при его расчетной равновесной
влажности 6 % и коэффициенте однородности r=0,95. Принятая влажность по массе 6%
автоклавного газобетона, производимого ДСК-3, установлена на основании многолетних
экспериментальных исследований, выполненных ЛенЗНИИЭПом при участии авторов этой
статьи.
Полученное приведенное сопротивление стены Rw =1,76 м2-°С/Вт - это
минимально допустимая величина для Санкт-Петербурга, согласно ТСН 21-340-2003 СанктПетербург «Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий».
Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление жилого дома за отопительный
период выполнялся по методике, изложенной в СНиП 23-02 и выше -упомянутой ТСН, При
расчете принимались проектные значения сопротивления теплопередаче других ограждающих
конструкций: окон, балконных и наружных дверей, чердачного и цокольного перекрытия, пола
подвала, Рассчитывались 10-этажные дома с угловой блок-секцией и ленточный. Удельная
потребность тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период оказалось на 6-9 %
меньше нормативной.
Анализ
составляющих
теплопотери здания показал, что
через ограждающие конструкции
теплопотери (рисунок 1) составляют
48-50 %, а за счет воздухообмена 50-52
%.
Теплопотери
через
ограждающие
конструкции
происходят через стены 22-26 %,
через окна 20-23%, а через
остальные конструкции 3-3,5 %.
Из приведенных данных следует, что теплопотери через стены незначительно отличаются
по величине от теплопотерь через окна, при этом площадь окон составляет 27% от стен.
Удельные теплопотери через окна в 3,2 раза больше, чем через стены.
Рассмотрим, как влияет на теплопотери дома увеличение толщины наружных стен,
снижение плотности газобетона и увеличение равновесной влажности.
Увеличение толщины стены, например, с 32 см до 40 см, т.е. на 25 %, приводит к снижению
теплопотерь в среднем на 8 % (рисунок 2).
Эффект
от
увеличения
толщины стены небольшой, при
этом необходимо учесть, что с
увеличением расхода газобетона
примерно на 270 м3 (на 1,5 млн.
руб)
уменьшается
площадь
квартир линейного дома на 90 м2
(3 млн.руб,), Такой результат но
снижению
теплопотерь
можно
также получить при увеличении
приведенного
сопротивления
теплопередаче окон и балконных
дверей на 25-30 %, например, при
установке окон с двухкамерным стеклопакетом в раздельных переплетах с приведенным
сопротивлением теплопередаче RF = 0,68 м2С/Вт.
Снижение плотности газобетона с D600 до D500, т.е. в 1,2 раза (рисунок 3), приводит к
уменьшению теплопотерь в среднем на 3% , а при снижение плотности до D400, т.е на 34 %,
теплопотери уменьшаются на 11 %. Следовательно, снижение плотности газобетона в
указанных пределах не дает ожидаемого существенного уменьшения теплопотерь. При этом
снижается прочность, морозостойкость газобетона и возникают дополнительные проблемы по
усадке.
Повышение
плотности
газобетона с D600 до D700, т.е. на
15 %, приводит к увеличению
теплопотерь в среднем на 8,6 %
(рисунок 3). Хотя это увеличение
теплопотерь
не
превышает
нормативы, но оно является
предельным.
Кроме
того,
приведенное
сопротивление
теплопередачи Rf такой стены
меньше допустимого
Rreq = 1.76 м2-°С/Вт более
чем на 21%.
С увеличением равновесной влажности ω с 6 % до 8 % (на 33 %) (рисунок 4) теплопотери
дома со стенами из газобетона D600 возрастают на 3 %, а со стенами из газобетона D500 на 2
%. С увеличением ω до 12 % (на 100 %) теплопотери возрастают на 9 % и на 5 %
соответственно. В конечном счете, теплопотери превышают допустимый расход всего на 0,5 %,
хотя приведенное сопротивление теплопередаче стены менее допустимого Rreq = 1,76 м2-0С/Вт
уже при влажности более 6 %, Такие расчетные
показатели потребности в тепловой энергии указывают на то, что в процессе высыхания
стены, уже начиная с влажности газобетона 12 % дома со стеной толщиной 0.32 м
удовлетворяют по теплопотерям нормативным требованиям и не нуждаются в утеплении.
Выводы
Из приведенных примеров расчета теплопотерь здания в зависимости от толщины
стены, плотности и влажности газобетона следует:
* при проектировании домов необходимо оценивать теплопотери через
ограждающие конструкции раздельно (через стены, окна и т.д.), что позволит
выбирать наиболее эффективные и экономически целесообразные способы снижения
теплопотерь домов (утепление, утолщение стены);
* теплопотери домов можно снижать не только за счет увеличения толщины стены,
снижения плотности газобетона, но и путем применения окон и балконных дверей с более
высокими показателями теплосопротивления, а также эффективных энергосберегающих
систем воздухообмена.
* увеличение равновесной влажности газобетона в стенах с 6 % до 8 % не приводит к
существенному увеличению теплопотерь, поэтому ее сезонные колебания не
сказываются существенно на теплопотери.
* выпускаемые ДСК-3 панели толщиной 0,32 м из газобетона плотностью D600 для
домов этажностью 10-17 этажей не нуждаются в дополнительном утеплении.
http://www.dekor-str.ru/teplopoteri
(81652)52838, (81652)52848