Основные направления конструктивного совершенствования ограждающих конструкций энергоэффективных зданий

Абсолютное большинство традиционных конструктивных решений наружных стен и покрытий зданий в настоящее время далеко не в полной мере удовлетворяют возросшим требованиям к энергосбережению.

Ниже рассмотрим основные тенденции в области проектирования ограждающих конструкций зданий с целью повышения их теплотехнической эффективности.

Применение однослойных стен и покрытий из легких бетонов можно считать приемлемым лишь в районах строительства с небольшими значениями градусо-суток отопительного периода () и только в зданиях с сухим и нормальным режимами эксплуатации. Однослойные наружные стены эффективны при применении легкого бетона плотностью менее 1000 кг/м ³, ячеистого бетона плотностью менее 800 кг/м ³ и кладки из пустотелых керамических или силикатных камней и кирпичей.

Более перспективными следует считать многослойные конструкции ограждений, в которых четко разделены несущие, защитные и теплоизолирующие функции каждого слоя. Существенный рост уровня теплозащиты в этих конструкциях может быть обеспечен за счет незначительного увеличения толщины эффективного утеплителя, имеющего малую величину коэффициента теплопроводности (λ = 0,04 – 0,1 Вт/ (м· º С)). Применение эффективного утеплителя позволяет успешно решать задачу значительного улучшения теплозащиты без заметного увеличения массы конструкций и расхода энергоемких материалов. По сравнению с керамзитобетоном или глиняным кирпичом использование эффективных утеплителей требует гораздо меньших затрат энергии на свое изготовление, транспортировку и монтаж.

Весьма эффективны в энергоэкономичных зданиях усовершенствованные конструкции многослойных ограждений, функциональные возможности которых расширены путем введения в их состав эффективных слоев в виде замкнутых и вентилируемых воздушных прослоек, отражающих пленок и пластин, селективных покрытий и т.д. Их эффективность во многом связана с рациональным расположением конструктивных слоев, с использованием конструктивных решений по утилизации тепла уходящего воздуха помещений, а также пассивного использования солнечной энергии.

Покрытия с вентилируемой воздушной прослойкой следует проектировать для районов с расчетной скоростью ветра в июле не менее 2 м/с, толщина воздушной прослойки должна быть не менее 0,15 м. Оптимальная толщина вентилируемой воздушной прослойки в наружных стенах находится в пределах 0,05–0,1 м, а оптимальная высота – 5–6 м.

При проектировании наружных ограждений с замкнутыми воздушными прослойками необходимо учитывать следующее:

– эффективными в теплотехническом отношении являются прослойки небольшой толщины;

– рациональнее делать в ограждающей конструкции несколько прослоек малой толщины, чем одну большой толщины;

– воздушные прослойки рекомендуется располагать ближе к наружной стороне ограждения;

– в целях уменьшения количества тепла, передаваемого излучением, рекомендуется покрыть одну из поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой.

Включение воздушных прослоек в состав конструкции способствует улучшению ее теплозащитных качеств, в том числе повышению теплоустойчивости ограждения. При наличии замкнутой воздушной прослойки увеличивается термическое сопротивление конструкции. С помощью вентилируемой прослойки можно регулировать величину теплопоступлений от солнечной радиации летом и величину теплопотерь в зимний период эксплуатации.

Снижение теплопотерь может быть достигнуто путем утилизации тепла уходящего воздуха в вентилируемых прослойках наружных стен, светопроемов и покрытий зданий. Использование таких конструктивных решений по утилизации тепла позволяет уменьшить энергозатраты на вентиляцию зданий на 20–40%.

На теплозащитные качества ограждающих конструкций, особенно их светопрозрачных участков, влияют различные отражающие материалы и селективные покрытия, которые уменьшают величину лучистой составляющей теплового потока. Термическое сопротивление светопроема при использовании светоотражающей пленки в межстекольном пространстве увеличивается примерно в 1,5 раза, а при замене в двухслойном остеклении одного слоя обычного стекла на специальное теплоотражающее – в 1,2–1,45 раза.

Среди конструкций светопроемов наиболее эффективны по теплозащитным качествам оконные блоки с поворотным устройством светоотражающих пластин или с поворотной рамой и наружным слоем специального стекла, двухслойные и особенно трехслойные стеклопакеты с заполнением межстекольного пространства аргоном и такие же стеклопакеты с селективным покрытием внутреннего или среднего слоя стекла.

В процессе проработки конструктивного решения многослойного ограждения необходимо учитывать, что последовательность расположения конструктивных слоев разной плотности влияет на влажностный режим, тепловую инерцию, характер затухания амплитуды колебания температуры в толще конструкции и на ее теплоаккумулирующие свойства. Последние свойства особенно важны для ограждающих конструкций, в которых используется энергия окружающей природной среды.

При проектировании наружных ограждений с теплопроводными включениями необходимо учитывать следующее:

– в многослойных конструкциях целесообразно располагать с теплой стороны материал с большим коэффициентом теплопроводности, что обеспечивает более высокую температуру угла;

– зона влияния несквозного включения, как правило, распространяется от границы соприкасания двух материалов на расстояние, равное половине толщины стены;

– включения, размещенные внутри ограждения, целесообразно располагать ближе к холодной стороне ограждения.

Для предупреждения переувлажнения материалов наружных ограждающих конструкций рекомендуется располагать слои с большим сопротивлением паропроницанию с внутренней стороны.

Для стен помещений с влажным и мокрым режимом не рекомендуется применять силикатный кирпич, пустотелые камни, ячеистые бетоны, древесину, фибролит и другие невлагостойкие или небиостойкие материалы.

Наружные и внутренние стены следует предохранять от грунтовой влаги путем устройства гидроизоляции. Основная, обязательная во всех случаях, горизонтальная гидроизоляция в нижней части наружной стены или по всему верху цоколя должна быть расположена выше тротуара или отмостки здания, но ниже отметки пола первого этажа. Дополнительную горизонтальную гидроизоляцию следует предусматривать в стенах зданий с подвалами и цокольными этажами ниже уровня их пола.

В зависимости от гидрогеологических условий и назначения помещения следует предусматривать вертикальную гидроизоляцию, которую рекомендуется устраивать на наружной поверхности подземной части стен, соединяя ее с горизонтальной.

Для снижения расхода энергии на охлаждение помещения и для защиты зданий от воздействия солнечной радиации используются следующие мероприятия: применение солнезащитных устройств для световых проемов, организованное проветривание, увеличение теплоустойчивости наружных ограждающих конструкций, оптимальная ориентация здания по сторанам света, светозащитное остекление.

В районах с большим количеством солнечных дней (в III–IV климатических районах) рекомендуется предусматривать меридиональную ориентацию здания для предупреждения перегрева помещений. Постоянные солнцезащитные устройства, размещаемые по фасаду здания, должны проектироваться: при ориентации фасада на юг – горизонтальными, на восток или запад – вертикальными, при других ориентациях на освещенную солнцем сторону – комбинированными, состоящими из горизонтальных и вертикальных солнцезащитных элементов.

Безинерционные и малоинерционные наружные ограждения для жилых зданий, больничных учреждений (больниц, клиник, стационаров и госпиталей), диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов ребенка, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов, а также производственных зданий, в которых должны соблюдаться оптимальные нормы температуры и относительной влажности воздуха в рабочей зоне или по условиям технологии должны поддерживаться постоянными температура или температура и относительная влажность воздуха, допускается использовать только при наличии эффективной солнцезащиты заполнений световых проемов.

Наружные поверхности кровель чердачных покрытий, бесчердачных крыш следует окрашивать в светлые тона, обладающие высокими отражательными качествами. Рулонные кровли рекомендуются покрывать мелким гравием светлых тонов слоем толщиной не менее 10 мм.

Для конструкций стен, наружная часть которых выполнена из влагоемких материалов, следует предусматривать защиту наружной поверхности от увлажнения атмосферной влагой путем устройства фактурного слоя, штукатурки или облицовки, а также путем нанесения защитных гидрофобных покрытый.

Значительное уменьшение теплопотерь в здании может быть достигнуто при использовании наружных ограждений с высоким уровнем герметичности конструкций и их стыковых соединений, а также использованием утепляющих материалов с минимальной допустимой влажностью.

Дата добавления: 2015-10-29