о толщине наружных стен жилых зданий из ячеистого бетона

о толщине наружных стен жилых зданий из ячеистого бетона
Журнал
строительных материалов и технологий
"ЕВРОСТРОЙ" №45
http://www.stroypalata.ru/stat.html
О
Т О Л Щ И Н Е
Н А Р У Ж Н Ы Х
ВИКТОР ВЫЛЕГЖАНИН
директор
Центра ячеистых бетонов, к.т.н.
ВАДИМ ПИНСКЕР
научный руководитель
Центра ячеистых бетонов, к.т.н.
В связи с ростом стоимости и дефицитом энергоресурсов 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% (в 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 с увеличенной
теплоизоляцией глухой части наружных стен никакой существенной
экономии энергии не установлено.
Для того чтобы разобраться со структурой теплопотерь (при
соблюдении 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 Т Е Н
Стены жилых зданий
из ячеистого
бетона
Из приведенных данных следует, что теплопотери через глухую часть стен
незначительно отличаются по величине от теплопотерь через окна, причем
площадь окон составляет всего 27% от площади стен, т.е. удельные теплопотери
через окна в 3,2 раза больше, чем через стены.
Рассмотрим, как влияют на теплопотери дома увеличение толщины
наружных стен, снижение плотности газобетона и увеличение
расчетной влажности.
Увеличение толщины стены, например с 32 см до 40 см, т.е. на 25 %,
приводит к снижению теплопотерь в среднем на 8%. При этом расход
газобетона, например линейного дома, возрастает примерно на 270 м3
(по стоимости на 1,5 млн руб.), а площадь квартир уменьшается на 90 м2
(5,5 млн руб.), т.е. всего потери составляют 7 млн руб. Но такое же
снижение теплопотерь можно получить применяя окна и балконные
двери с увеличенным приведенным сопротивлением теплопередаче RF
на 25-30 %, например, заменой окон с RF=0,55 м2·°С/Вт на окна с
двухкамерным
стеклопакетом
в
раздельных
переплетах
с
с наружными навесными стенами, состоящими из газобетонных блоков
с облицовкой наружным слоем в 1/2 кирпича, а также 10-этажные дома
серии 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 5056%, а остальные теплопотери - 44-50% происходят за счет
инфильтрации и вентиляции.
Более подробно распределение теплопотерь рассмотрим на примере
домов серии 600.11.
Дома предшествующих серий (Г, 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 теплопередаче 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 теплоизоляционными
материалами.
Стены, выполненные из газобетона D600, толщиной 32 см, имеют
приведенное сопротивление теплопередаче R0=1,76 м2 °С/Вт при его
расчетной
равновесной
влажности
6%
и
коэффициенте
теплотехнической однородности элементов полосовой разрезки r=0,95.
Принятая влажность по массе 6% автоклавного газобетона,
производимого ДСК-3, установлена на основании многолетних
экспериментальных исследований (с 90%-ной обеспеченностью),
выполненных ЛенЗНИИЭПом при участии авторов статьи.
Полученное приведенное сопротивление стены R0= Rmin=1,76 м2·°С/Вт это установленная НИИ строительной физики нижняя граница (по
непонятным соображениям) для Петербурга, согласно ТСН 21-340-2003
Санкт-Петербург
"Энергетическая
эффективность
жилых
и
общественных зданий". Отметим, что эта величина требует стены из
полнотелого глиняного кирпича толщиной 1,5 м (6 кирпичей), чего в
нашем городе никогда не было. Даже в Якутии (tx=-60°C) стены имели
толщину в 3 кирпича. Тем не менее, исходим из этой величины.
Расчет удельного расхода тепловой энергии на обогрев жилого дома за
отопительный период выполнялся по методике, изложенной в СНиП 2302 и этом 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 линейный дом. Удельная потребность тепловой энергии на обогрев
зданий за отопительный период оказалась на 6-9 % меньше допустимой
для нормального по энергетической эффективности здания.
Анализ теплопотерь зданий выявил, что через ограждающие
конструкции (рис. 1) теплопотери составляют 48-50%, а за счет
воздухообмена - 50-52%. Теплопотери через ограждающие конструкции
происходят: через стены - 22-26%, через окна - 20-23%, через остальные
конструкции - 3-3,5%.
RF=0,68м2·°С/Вт, что гораздо дешевле.
Снижение плотности газобетона с D600 до D500, т.е. на 17% (рис. 2),
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
снижаются прочность, морозостойкость и трещиностойкость
газобетона, а также возникают дополнительные проблемы по
влажностной карбонизации и усадке.
Повышение плотности газобетона с D600 до D700, т.е. на 17%,
приводит к увеличению теплопотерь в среднем на 8,6% (рис. 2). Хотя
это увеличение теплопотерь не превышает нормативы, но оно является
предельным. Кроме того, приведенное сопротивление теплопередаче
такой стены меньше допустимого м2·°С/Вт более чем на 21%.
С увеличением равновесной влажности с 6% до 8% (на 33%) (рис. 3)
теплопотери дома со стенами из газобетона D600 возрастают на 3%, а
со стенами из газобетона D500 - на 2%. Увеличение до 12% (на 100%)
приводит к возрастанию теплопотерь на 9% и 5%, соответственно. В
конечном счете, теплопотери превышают допустимый уровень всего на
0,5%, хотя приведенное сопротивление теплопередаче стены менее
допустимого м2·°С/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 стенами толщиной 0,32 м удовлетворяют по теплопотерям
нормативным требованиям и не нуждаются в утеплении.
Итак, 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;
 теплопотери домов можно снижать не только за счет увеличения
толщины стены, снижения плотности газобетона или дополнительного
утепления стен, 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 12% не приводит к
существенному увеличению теплопотерь;

на основании правильного расчета теплопотерь дома можно
существенно уменьшить толщину стен (в некоторых случаях до 2 раз и
даже более), что позволит увеличить объем строительства жилья, если
он лимитируется дефицитом стеновых материалов;
 уменьшение расхода материалов на наружные стены влечет за собой
снижение себестоимости 1 м2 общей площади дома.
Рис. 1 Распределение теплопотерь в
многоэтажных домах серии 600.11
Рис. 2 Влияние плотности газобетона наружных стен
на теплопотери в многоэтажных домах серии 600.11
Рис. 3 Влияние равновесной влажности в наружных
стенах на теплопотери здания серии 600.11