Повышение тепловой защиты здания при использовании многослойных ограждающих конструкций



В связи с утверждением 27 декабря 2010 года Государственной программы Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» целью, которой является сокращение энергоёмкости валового внутреннего продукта за счет снижения доли энергетических издержек возросло внимание к проблеме рационального расходования тепловой энергии. Программа является важным приоритетом РФ, поэтому с выходом СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» требования к уровню теплоизоляции ограждающих конструкций были значительно увеличены [2].

Теплотехнические расчеты показывают, что новым требованиям удовлетворяют многослойные стены с эффективными утеплителями. В связи с тем, что соблюдение требования СП 50.13330.2012 является обязательным, увеличились объемы проектирования и строительства трехслойных ограждающих конструкций, которые удовлетворяли бы нормам энергосбережения. [1,3].

В статье рассмотрены элементы трехслойных стен и основные требования, предъявляемые к каждому элементу: несущий слой, теплоизоляция, вентилируемый зазор, облицовка и связи (рисунок 1).

Рис. 1. Разрез трехслойной стены

Устройства трёхслойных стен можно разделить на два вида: с устройством воздушного зазора и без него. Устройство воздушного зазора позволяет эффективнее удалять влагу из конструкции, избыточная влага из несущей стены и утеплителя будет сразу уходить в атмосферу. В конструкциях без воздушного зазора пар проходит так же и через облицовочный кирпич. Поэтому, взаимное расположение отдельных слоев ограждающих конструкций должно способствовать высыханию конструкций и исключать возможное накопление влаги в ограждающей конструкции в процессе эксплуатации в соответствии с требованиями СП 23–101–2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» [3]. Ширина прослойки зависит от длины канала, разницы температур и плотностей воздуха у концов канала.

В связи с тем, что многие здания были построены без учета требований по энергосбережению, в настоящее время возросла популярность реконструкции таких строений с целью улучшения показателей микроклимата в помещениях и уменьшения расходов на отопление и присвоения зданию определенного класса энергоэффективности.

Рассмотрим вариант применения трехслойных ограждающих конструкций в реконструкции ограждающих конструкций детского сада в поселке Боровский Тюменской области (Рисунок 2).

Рис. 2. План первого этажа здания детского сада

В качестве наружного стенового ограждения в детском саду были приняты легкобетонные панели. Панель представляет собой плоскую однослойную конструкцию, выполненную из легкого бетона, армированную пространственным каркасом.

Панели имеют наружный и внутренний фактурные слои, толщиной соответственно 20 и 15 мм. Фактурные слои запроектированы из цементно-песчаного раствора со средней плотностью 1800 кг/м3 марки М-100.

Для реконструкции имеющихся ограждений предлагается применить трехслойную ограждающую конструкцию. Она состоит из газобетонных блоков (размеры: 650*300*250 мм, плотность 700 кг/м3) уложенных на теплоизоляционном растворе, утеплителя из минераловатных плит (плотность 200кг/м3) и гипсоперлитовой штукатурки в качестве отделочного материала.

Расчет тепловых потерь через квадратный метр ограждающей конструкции легкобетонных панелей:

Рис. 3. Конструкция легкобетонной панели

Рис. 4. Расчетный график легкобетонной панели

Таблица 1

Расчет потерь тепла для легкобетонной панели

Потери тепла вчас при сопротивлении теплопередаче (Вт•ч)
Сопротивление теплопередаче	R	±R, %	Q	±Q, Вт•ч
Санитарно-гигиенические требования [Rс]	1,58	-30,52	17,02	5,19
Нормируемое значение поэлементных требований [Rэ]	2,20	-3,07	12,20	0,38
Базовое значение поэлементных требований [Rт]	3,50	53,85	7,69	4,14
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции [R]	2,27	0,00	11,83	0,06
R + 10 %	2,50	10,00	10,75	-1,08
R + 25 %	2,84	25,00	9,46	-2,37
R + 50 %	3,41	50,00	7,88	-3,94
R + 100 %	4,55	100,00	5,91	-5,91

Потери тепла за отопительный сезон составят 63.29 кВт•ч.

Расчет теплопотерь через квадратный метр ограждающей конструкции трехслойной стены:

Рис. 5. Конструкция трехслойной стены

Рис. 6. Расчетный график трехслойной стены

Таблица 2

Расчет потерь тепла для трехслойной стены

Потери тепла вчас при сопротивлении теплопередаче (Вт•ч)
Сопротивление теплопередаче	R	±R, %	Q	±Q, Вт•ч
Санитарно-гигиенические требования [Rс]	1.58	-62.97	17.02	10.72
Нормируемое значение поэлементных требований [Rэ]	2.20	-48.35	12.20	5.90
Базовое значение поэлементных требований [Rт]	3.50	-18.01	7.69	1.38
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции [R]	4.27	0.00	6.30	0.00
R + 10 %	4.70	10.00	5.73	-0.57
R + 25 %	5.34	25.00	5.04	-1.26
R + 50 %	6.40	50.00	4.20	-2.10
R + 100 %	8.54	100.00	3.15	-3.15

Потери тепла за отопительный сезон будут составлять 33.73 кВт•ч. Также авторами статьи был проведен оценочный расчет стоимости конструкций для двух вариантов. Расчет был выполнен без учета стоимости монтажных работ.

Таблица 3

Расчет стоимости 1 м² ограждающей конструкции

Наименование материала	Стоимость слоя на 1 м2, руб/м2	Итоговая стоимость 1 м2 стены
Трехслойная стена
Гипсоперлитовый раствор (расход — 9 кг/м2)	124,7	1388,3
Минераловатная плина	400
Газобетонные блоки	792
Раствор кладочный теплоизоляционный (расход 4 кг/м2)	71,6
Легкобетонная панель
Цементно песчаный раствор (расход 25 л/м2)	109	2342,3
Панель стеновая	2233,3

Заключение

При применении в качестве наружных ограждений трехслойных конструкций стен уменьшаются потери тепла за отопительный сезон. Расчет стоимости 1 м2 конструкции показывает, что трехслойная ограждающая конструкция экономичнее обычной.

Литература:

1. СП 131.13330.2012. Строительная климатология.
2. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий.
3. СП 23–101–2004. Проектирование тепловой защиты зданий.