Анализ и расчет «мостиков холода» с целью повышения энергетической эффективности жилых зданий

Общеизвестно, что проблема устойчивого развития в последние годы приобретает приоритетное государственное значение во многих странах. Особое внимание в данном контексте уделяется строительной отрасли. Высокая материалоемкость, энергоемкость, социальная, экологическая и экономическая значимость которой ставят перед учеными, производственниками принципиально новые задачи в рамках устойчивого развития отрасли. Устойчивое строительство — это экологичное строительство, в его круг входит множество задач: экологических, градостроительных, архитектурных, строительных, экономических и социальных [1].

В рамках представленной работы рассматривалась проблема отрицательного воздействия тепловлажностных повреждений строительных конструкций на энергоэффективную эксплуатацию жилых зданий как одной из составляющих устойчивого развития. Были поставлены и решены следующие задачи: изучить такие повреждения строительных конструкций, как «мостики холода», а также произвести их расчет на базе ЭВМ.

Мостики холода — одни из самых распространенных повреждений строительных конструкций. Различают разнообразные типы мостиков холода: обусловленные конструктивными особенностями, свойствами материала конструкций, расположением (геометрией). Если речь идет о стыке однородных материалов с различными коэффициентами теплопроводности говорят о геометрических мостиках холода. Важнейшим признаком мостов холода являются повышенные трансмиссионные потери, низкие температуры на поврежденных поверхностях и появление точек росы.

Тепловлажностные повреждения возникают, как правило, вследствие образования конденсата, затопления помещений, возникновения капиллярного транспорта в материале конструкций и т. д. Если помещение нерегулярно или плохо проветривается, воздух в помещении насыщается водяными парами. Снижается температура воздуха — повышается относительная влажность воздуха.

Расчет мостиков холода проводился с помощью программного продукта AnTherm, который представляет собой универсальный программный комплекс анализа термодинамического поведения строительных конструкций, поврежденных мостиками холода[2]. Данный программный продукт предназначен для расчета температурного распределения, тепловых потоков в строительных конструкциях любой конфигурации и материала. Был произведен расчет стыка: фундаментная плита с подвальной стеной в доме постройки 1960 гг. (рис.1).

1. Навесной вентилируемый фасад теплоизоляция — минеральная вата; 3. Подвальная стена из кирпича; 5. Плита перекрытия; 6. Стяжка пола.

Рис. 1. Схема стыка исследуемых конструкций: Фундаментная плита и стена подвала жилого дома типовой постройки 60-х годов

Расчетные данные о составе конструкций и их физико-технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1Информация об исследуемом объекте: жилое здание в г. Ростове-на-Дону 60-х гг. постройки (стык стены подвала и фундаментной плиты).

Трехмерное представление исследуемой строительной конструкции, выполненное с использованием программного продукта AnTherm, а также данные максимальных и минимальных температур на поверхности конструкции приведены на рисунках 2 и 3 соответственно [3,4].

Рис. 2 Трехмерная модель стыка: фундаментная плита/стена подвала

Рис. 3 Температурные поля конструкции стыка фундаментная плита/стена подвала

На основе полученных значений распределения температур на поверхности рассматриваемых конструкций стыка был произведен расчет длины мостиков холода. Пример расчета представлен на рис. 4.

Рис. 4 Расчет мостика тепла для стыка фундаментная плита/стена подвала

мостик холод потеря тепло Результаты моделирования мостиков холода представлены в таблице 2.

Таблица 2 Результаты компьютерного моделирования конструкции стыка: фундаментная плита/стена подвала.

Поскольку относительная влажность воздуха в помещении составляет 50%, точка росы имеет место при 9,3 єC, это означает, что минимальная температура поверхности 13,48 >9,3. Следовательно, при данном соотношении температур конденсат не образуется [5].

Выше приведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что чем лучше здание защищено от потерь тепла и действия избыточной влажности, тем ниже риск возникновения мостов холода.

На месте образования мостиков холода, температура поверхности стены понижается часто до такой степени, что превышает температуру точки росы и ведет к конденсации водяных паров. Необходимо подчеркнуть, что конденсат приводит к образованию пятен сырости и грибков на внутренних поверхностях строительных конструкций, значительно повышает уровень трансмиссионных потерь.

Мостики холода могут также внести свой вклад в серьезные повреждения конструктивных элементов здания. Разница в температурных режимах, в которых работают стыковые конструкции, ведет к образованию трещин и разрушению элементов.

Неконтролируемая потеря тепла от действия мостиков холода значительно увеличивает расход на отопление в помещении. Устранить существующие мостики холода очень трудно, а в некоторых случаях даже невозможно. Поэтому очень важно уделять внимание мероприятиям по их предотвращению еще на стадии проектирования и, конечно, при выполнении строительных работ [6].

Таким образом, становится очевидным, что проблемам тепловлажностных повреждений строительных конструкций следует уделять большее внимание в стремлении повысить энергоэффективность зданий, обеспечить оптимальный микроклимат помещений.

• 1. А. Н. Тетиор: уч. Пособие для студ. высш. уч. Заведений Архитектурно-строительная экология. М.-Изд. «Академия» — 368 с;
• 2. Kornicki, Tomasz: Dienstleistung in EDV und IT, Wien, Цsterreich, http://www.kornicki.com/antherm;
• 3. DIN 4108−2: 2003;07: «Wдrmeschutz im Hochbau, Mindestanforderungen an den Wдrmeschutz», Ersatz fьr DIN 4108−2:2003;04;
• 4. Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV 2009) in der Fassung von 01.10.2009; DIN 68 800: «Holzschutz», in der revidierten Fassung von 1992;
• 5. СНиП 23−02−2003 «Тепловая защита зданий» [Текст]. — М.: НИИСФ, ЦНИИЭП жилища Госстроя России, 2003. — 27 с.;
• 6. Шеина С. Г. Методология стратегического управления техническим состоянием жилого фонда путем моделирования и оптимизации организационно-технологических решений: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук — Р-н-Д, 360 с.;
• 7. Lutz, Peter: ehrbuch der Bauphysik. Schall-Wдrme-Feuchte-Licht-Brand-Klima, 5. Aufl., Teubner Verlag, Karlsruhe 2002.