Теплотехнические свойства наружных стеновых панелей

Многолетние натурные микроклиматические исследования в жилых домах с различными типами стен, проведенные на территории Республики Узбекистан, позволяют дать оценку теплотехническим качествам наружных ограждений [3].

Наружные стеновые ограждения в большинстве случаев (особенно на первом этаже) имеют неудовлетворительные теплотехнические качества. На это указывает наличие плесени и сырости на торцевых стенах обследованных квартир, капель в углах, а в некоторых случаях, затекание влаги под линолеум, что приводит к его вспучиванию и короблению, почернение и отклеивание обоев. Очевидно, что подобные явления связаны не только с плохой работой системы отопления в зимнем сезоне. Как было установлено [3], пониженные теплотехнические качества наружных ограждений во многом объясняются нестабильностью средней плотности материала самих стеновых панелей (повышение средней плотности легкого бетона в ряде случаев составляло 20−25%), низким качеством заделки стыков (отсутствие герметизирующих прокладок, неудовлетворительное уплотнение бетоном). Снижение теплотехнических характеристик наружных ограждений приводит, в свою очередь, к созданию некомфортных микроклиматических условий в квартирах, как в зимнее, так и в летнее время [8].

Оценка тепловой эффективности конструкций наружных стен [20] показала, что из однослойных стеновых панелей, выполненных из пустотелого кирпича, керамзитобетона и ячеистого бетона, менее эффективными являются керамзитобетонные панели. Этот недостаток объясняется тем, что у керамзитобетона очень высокая энергоемкость.

Утолщение однослойных панелей экономически нецелесообразно, поскольку уменьшение суммарного расхода тепла при этом незначительно (так как возрастает его расход на изготовление материалов и производство конструкций), а материалоёмкость панелей велика. Наименее энергоемкими из однослойных стеновых панелей являются газобетонные, однако недостаточный объем их производства сдерживает внедрение таких панелей. Применение легкобетонных однослойных панелей особенно целесообразно в сейсмоактивных районах.

Двухслойные панели с расположенным снаружи атмосферостойким утеплителем обеспечивают наиболее благоприятный влажностный режим помещений и обладают хорошей внутренней теплоустойчивостью в условиях летнего перегрева. В сухом и жарком климате, свойственном Ташкенту, могут быть допущены и двухслойные с расположенным внутри утеплителем.

Наибольшей тепловой эффективностью обладают трехслойные панели с гибкими связями, особенно с утеплителем из полистирольного пенопласта (по сравнению с однослойными керамзитобетонными панелями суммарные расходы условного топлива снижаются в 2 раза [3]).

Приведенные затраты трехслойных панелей ниже на 12%, чем у однослойных керамзитобетонных панелей, а, в свою очередь, керамзитобетонных — на 20% ниже, чем у кирпичных стен. По трудозатратам однослойные панели являются наиболее выгодными. Они на 15% менее трудоёмки, чем трехслойные и в 2,5 раза менее трудоёмки чем наружные стены из кирпича.

Основные различия в тепловых реакциях тяжеловесных и легковесных строений лежат в их неодинаковой способности к накоплению тепла. В условиях периодических жарких дней, когда значительная доля солнечной радиации разогревает большую поверхность здания, как бы пропитывая её теплом, температура достигает максимума и тепло начинает проникать внутрь помещения. Накапливаемое в течение дня тепло в массивных конструкциях зданий резко ухудшает внутренний температурный режим ночью. Следовательно, в таких помещениях колебания будут менее значительными, (более заглушенными), чем в легковесных конструкциях. И чем интенсивнее колебания наружной температуры и солнечной радиации, тем более заметна эта специфическая инертность тяжёлых конструкций. Легковесные же материалы, обладая малой теплоёмкостью, почти мгновенно пропускают тепло в помещение. [3].

Однослойные массивные стены снижают амплитуду, но не уменьшают среднесуточную температуру, так как в течение дня они аккумулируют большое количество тепла, которое начинают отдавать в ночное время при понижении температуры наружного воздуха. Это явление не оказывало значительного влияния на малоэтажное жилище, так как дома хорошо проветривались ночью. Однако в современном многоэтажном жилом здании при недостаточной площади летних помещений ночью тепловое влияние ограждений весьма заметно.

Действующие нормы проектирования КМК 2.01.04−97 «Строительная теплотехника» устанавливает нормативные значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций трех уровней теплозащиты. Показатели первого уровня являются обязательными, второго и третьегорекомендуемыми. Обязательный уровень теплозащиты соответствует нормам, введённым ещё в 1979 году, практически таким же какие существовали в Европе до 1975 года (табл. 1)[3].

Таблица № 1

Из таблицы видно, что только в Европе за десять лет (1975;1985гг.) дважды повышался уровень теплозащиты зданий и возрос в среднем в 8,8 раз для стен, 1,9 раз для световых проемов, в 11 раз для покрытий и в 5,5 раз для полов.

В Республике Узбекистан нормируемые сопротивления теплопередаче даже для третьего уровня теплозащиты ниже общеевропейских: для стен — в 3 раза, для световых проёмов — в 2 раза, для покрытий — в 1,5 раза, для полов — в 1,3 раза.

Таким образом, очевидно, что как способность к накоплению тепла, так и тепловое сопротивление предопределяют конструкцию здания, с помощью которой можно будет регулировать теплопередачу внутрь него. Там, где массу ограждающих помещения конструкций или используемых материалов изменить нельзя, основную роль в регулировании теплопередачи будут играть материалы с различным термическим сопротивлением [3].