Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ И АККУМУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛА

Теплоизоляционные свойства наружной стены в конечном итоге должны обеспечить стабильность внутреннего микроклимата помещений, уменьшение напряжений в строительных конструкциях и отсутствие каких-либо повреждений в них из-за увлажнения их конденсатом. Эти требования относятся ко всем стенам, отделяющим холодные массы воздуха от теплых (наружные стены, стены лестничных клеток, стены между теплыми и холодными помещениями).

При оценке стеновой конструкции прежде всего следует исследовать возможные пути теплопередачи: внутри помещения — конвекцией и тепловым излучением, внутри очень плотных материалов стен — контактной молекулярной теплопередачей, внутри пористых материалов стен — молекулярной передачей тепла, а также тепловым излучением и конвекцией.

Теплопередача через тот или иной строительный материал оценивается коэффициентом теплопроводности материала, выраженным в Вт/ (м-К) и показывающим количество тепла, проходящего за 1 с через куб строительного материала со стороной грани 1 м. Коэффициенты теплопроводности различных строительных материалов приведены в нормах DIN 4108 в табличной форме — переходный коэффициент для пересчета из ккал в Вт равен 0,860 [0,035 ккал/ (м-ч-°С) = 0,041 Вт/ (м-К)].

Приведем пример расчета теплоизоляционных качеств однослойной наружной стены. Температурные условия и относительная влажность воздуха для наружной и внутренней поверхности приняты: температура наружного воздуха — 15°С, относительная влажность — 85 %; температура внутреннего воздуха + 20° С, относительная влажность — 50%.

Коэффициенты теплопроводности приняты по табл. 1 норм DIN 4108, точка росы — по данным Каммерера (см. ч. II настоящей книги).

Следует определить теплоизоляционные качества конструкции и положение конденсационного фронта в пределах ее сечения.

Результаты примера 1.

1. Сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление) превышает минимально требуемую, согласно нормам DIN 4108, величину 0,47 м2-К/Вт на 0,371 м2-К/Вт.

2. Температура внутренней поверхности ограждения ( + 14,88° С) по сравнению с температурой воздуха внутри помещения ( + 20° С) слишком низка; у наружной стены будет возникать неприятный поток холодного воздуха, что повышает вероятность выпадения конденсата на поверхности стены. Разница между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности стены не должна превышать 3—4° С.

3. По таблице, приведенной в ч. II настоящей книги, для температуры воздуха внутри помещения + 20° С и относительной влажности воздуха 50% температура точки росы оказывается равной + 9,3° С. Это означает, что зона конденсации расположена во внутренней трети толщины стены; наружная часть сечения стены, таким образом, в большей или меньшей степени увлажняется. Это дополнительно ухудшает теплоизоляционные качества стены: при интенсивном выпадении конденсата в ее толще следует опасаться структурных повреждений.

Результаты примера 2.

1. Термическое сопротивление стены превышает минимально необходимое по нормам DIN 4108 в 3,8 раза.

2. Перепад температур между внутренним воздухом и внутренней поверхностью стены составляет всего 2,4° С; воздушные потоки у наружной стены почти исключены.

3. Зона конденсации ( 9,3° С) лежит в наружной трети сечения стены, большая часть сечения стены остается, таким образом, сухой.

Приведенные примеры отчетливо показывают, что недостаточно подсчитать одно лишь термическое сопротивление стены; для определения истинного климата внутри помещения следует иметь данные по температурам на границах слоев различных материалов, составляющих конструкцию стены, а также о положении зоны конденсации.

Такое же большое значение для оценки теплоизоляционных качеств ограждающей конструкции наряду с приведенными расчетами поперечного сечения стены имеет и размещение оконных и дверных проемов, а также зависимость между площадью помещения и поверхностью наружной стены; эти зависимости описаны в ч. II настоящей книги.

Теплоаккумулирующей способностью наружной стены в наше время, при широком распространении облегченных конструкций, слишком часто пренебрегают. Однако не следует забывать о следующих преимуществах высоких теплоаккумулирующих качеств стены:
колебания уровня теплоотдачи систем отопления, работающих в определенном ритме (т. е. практически всех систем центрального отопления), почти не отражаются на температуре воздуха внутри помещения;
кратковременные притоки холодного воздуха (при каждом открывании окон и дверей) не приводят сразу же к охлаждению помещения;
температурные колебания наружного воздуха сказываются на внутреннем климате помещения не столь ощутимо (особенно в летний период);
влажностный режим стены остается стабильным в течение длительного периода, повреждения конструкций из-за воздействия влаги практически сведены на нет.

Единственным недостатком таких массивных, хорошо аккумулирующих стеновых конструкций можно считать лишь длительное время натопа. Однако этот недостаток характерен лишь для тех помещений, эксплуатация которых не носит постоянного характера (папример, залы заседаний). В жилых зданиях ничто не может заменить необходимый для них высокий уровень теплоаккумулирующей способности ограждающих конструкций, даже повышенные теплоизоляционные качества стен, так называемые вспомогательные конструктивные мероприятия, например теплоизоляция, устраиваемая с внутренней стороны стены, остаются проблематичными и с точки зрения строительной физики неэффективны.

Достаточной теплоаккумулирующей способностью обладают, как правило, стены, вес 1 м3 поверхности которых составляет не менее 300 кг.

А.Грассник, В.Хольцапфель, Бездефектное строительство многоэтажных зданий. — М.: Стройиздат, 1980

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики