Теплотехническая однородность наружных стен с навесным вентилируемым фасадом U-Kon


рис. 1
Рис. 1
рис. 2
Рис. 2
рис. 3
Рис. 3
рис. 4
Рис. 4
Внедрение в практику строительства фасадных систем с воздушным зазором является неоспоримым шагом вперед в части повышения энергоэффективности зданий и сооружений. С применением таких систем значительно улучшается влажностный режим как самой конструкции наружной стены, так и помещений, и здания в целом. Каждая из систем имеет свои конструктивные особенности. С теплотехнической точки зрения основные преимущества либо недостатки системы сводятся к определению коэффициента теплотехнической однородности «r» применительно к каждому типу систем. Не многие производители навесных вентилируемых фасадов (НВФ) с ответственностью подходят к предоставлению данных для теплотехнического расчета проектировщикам. Зачастую при определении толщины утеплителя принимается необоснованное значение коэффициента «r», которое может привести к ошибочному результату расчета сопротивления теплопередаче Rо ограждающих конструкций. Принятая по такому расчету толщина утеплителя может привести либо к перерасходу материала и дополнительным затратам, либо к снижению теплофизических свойств ограждения. Для наружных стен этот расчет важен не только с точки зрения определения их конструктивного решения, но и для определения теплоэнергетических параметров здания

Эффект «мостиков холода», связанный с применением любых систем навесных фасадов, известен. Аналитическое обоснование исследований коэффициента теплотехнической однородности "r" проведено проф. Гагариным В. Г. и к. т. н. Козловым В. В. [1]. Диапазон значений коэффициента "r" приводится в нормах теплотехнического проектирования [2]. Проявление этого эффекта на внутренней поверхности наружных стен выражается в понижении ее температуры. Чем интенсивнее работает «мостик холода», тем ниже температура на внутренней поверхности стены с противоположной стороны крепления кронштейна к ней.
В технической и рекомендательной литературе приводятся факторы влияния на численные значения "r", среди которых:
- материал облицовки;
- толщина воздушной прослойки;
- материал конструктивного слоя и его толщина;
- материал тепловой изоляции и его толщина;
- крепежный каркас – материал и форма кронштейна, площадь соприкосновения кронштейна с конструктивом стены, длины ребер и их толщины, материал анкеров;
- наличие терморазрыва и его конструктивные особенности;
- количество кронштейнов на 1 м2.[1, 2, 4, 5]
Количество факторов влияния на температурно-влажностные поля конструкций с НВФ можно и увеличить, но это вряд ли целесообразно, а вот сокращение, вероятно, пойдет только на пользу и упростит задачу. Желательно уменьшить и площадь подошвы кронштейна, но это возможно лишь до определенного предела, поскольку важную роль играют прочностные качества системы. Наличие терморазрывной прокладки между кронштейном и конструктивом стены играет огромную роль для изоляции области анкерного крепления от знакопеременных температур.[3]
Выбирается конкретная фасадная система. Количество факторов резко сокращается. Преследуя одной из задач определение численного значения коэффициента теплотехнической однородности "r" в реально существующих натурных условиях, на производственной территории ООО «Юкон Инжиниринг» был смонтирован экспериментальный стенд с навесным фасадом U-kon [4]. На глади стены экспериментального стенда выделены два участка с указанием количества кронштейнов и материала облицовочного слоя. Рис. 1.
В одном случае это композитный материал Alucobond A2, в другом керамогранит. Площадь глади участка с композитным материалом Alucobond A2 составила 7,845 м2, с облицовкой керамогранитом – 5,851 м2. Количество кронштейнов на квадратный метр фасада составило:
Конструктивный слой стены стенда – кладка из силикатного кирпича, толщиной 380 мм, утеплитель Rockwool толщиной 150 мм, НВФ U-kon. Термическое сопротивление конструктивного слоя, включая штукатурный слой, равно (рис. 2):
где λкк=0,87 Вт/м•гр, λшт=0,87 Вт/м•гр.

Проводим расчет по рекомендациям Германии [6]:
где Ко – коэффициент теплопередачи стены без теплопроводных включений, Вт/м2•гр;
F – площадь рассматриваемого участка стены, м2;
ψ – линейные удельные потери теплоты на «мостики холода», Вт/м•гр, в нашем случае ψ = 0;
χ – точечные потери теплоты на «мостики холода», Вт/гр, χ = 0,029 Вт/гр. (Рис. 2).
Термическое сопротивление экспериментального участка стены с вентилируемым фасадом U-kon составляет Rст = 3,8205 м2•гр/Вт, Кст = 0,2617 Вт/гр•м2.
Расчетные коэффициенты термической однородности будут равны:
Экспериментальные значения соответственно составили [4]:
Сходимость результатов практически полная.
Приняв в качестве основных факторов влияния материал конструктивного слоя (бетон, кирпичная кладка) и его толщину, материал утеплителя и его толщину, а также материал облицовочного слоя (керамогранит, композитный материал), т. е. количество кронштейнов на единицу поверхности фасада, возможно просчитать величину теплотехнической однородности стены "r". r = ƒ(δк. с, λк. с, δут, λут, nкр )

Графическая зависимость для конструкции с НВФ U-kon с облицовкой композитным материалом Alucobond A2 (пкр = 0,76 шт/м2) и облицовкой плитами керамогранита (пкр = 1,7 шт/м2) приведены на рис. 3, 4.
Различие коэффициента теплотехнической однородности "r" конструкции с НВФ U-kon при различных видах облицовки (рис. 3, 4) очевидно. Расхождение r при различных видах облицовочного слоя Alucobond A2 и керамогранит достаточно велико. При толщине слоя утеплителя 100 мм при облицовке композитным материалом Alucobond A2 (λ = 0,035 Вт/м•гр, точка 1, рис. 3) и плитами керамогранита с той же толщиной утеплителя (точка 1’, рис. 4) снижение "r" составляет:
При толщине слоя утеплителя 300 мм снижение "r" (точки 2, 2’, рис. 3, 4) составляет:
При замене утеплителя на менее эффективный (λ = 0,06 Вт/м•гр) расхождение "r" при толщине 100 мм (точки 3, 3’, рис 3, 4) составляет 5,7%. При толщине утеплителя 300 мм (точки 4, 4’, рис 3, 4) – 12%.
Применение облицовки из плит керамогранита влечет за собой большее снижение теплотехнической однородности наружного ограждения с НВФ по сравнению с облицовкой из композитного материала. Основной причиной этого снижения является увеличение количества кронштейнов на единицу площади стены.
С теплотехнической точки зрения применение НВФ с облицовкой материалами большого формата, например кассеты из композитных материалов, является более выгодным вариантом. Нельзя пренебрегать и применением терморазрывной прокладки между кронштейном и наружной стеной, т. к. ее наличие оказывает значительное влияние на точечные потери теплоты через «мостики холода» (кронштейны). Рис. 2.
Каждая система навесных вентилируемых фасадов в части своего температурно-влажностного режима должна иметь четкую зависимость факторов влияния на свою теплотехническую однородность. Расчет коэффициента теплотехнической однородности "r" должен выполняться с учетом конструктивных особенностей конкретной системы НВФ.
Ведение научно-исследовательской работы и комплексный подход к разработке новых конструктивных решений позволяет компании «Юкон Инжиниринг» предоставлять сбалансированный комплекс услуг с полным комплектом документов по определению коэффициента теплотехнической однородности и толщины теплоизоляционного слоя.

Библиографический список
1. Гагарин В. Г. Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным зазором /В. Г. Гагарин, В. В. Козлов, Е. Ю. Цыкановский// АВОК. 2004. № 2. С. 20–26, 2004. № 3. С. 20–26
2. СТО 17532043-001-2005 Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий. М.: РНТО строителей, 2006 г.
3. Машенков, А. Н. О терморазрывных прокладках в навесных фасадных системах с воздушным зазором /А. Н. Машенков, Е. В. Чебурканова // Лучшие фасады. - 2005. - № 12 (05). - С. 64–66.
4. Машенков, А. Н. Определение коэффициента теплотехнической однородности навесных фасадных систем с воздушным зазором / А. Н. Машенков, Е. В. Чебурканова // Строительные материалы. - 2007. - № 6 (630). - С. 10–12.
5. Езерский В. А. Влияние крепежного каркаса вентилируемого фасада на температурное поле наружной стены /В. А. Езерский, П. В. Монастырев// Жилищное строительство. - 2003. - №10. - С. 15
6. div.: Richtlinie ‘Bestimmung der wärmetechnischen Einflüsse von Wärmebrücken bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden’, SZFF, CH-8953 Dietikon (1998)

Машенков Андрей Николаевич, к. т. н., доцент кафедры «Отопление и вентиляция», Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. Чебурканова Елизавета Валентиновна, инженер



Другие новости индустрии:


Cтоечно-ригельные фасады Schuco
Разнообразие решений с алюминиевыми композитными панелями ALLUXE
ООО «Алкотек»: вклад в развитие России
Алюминиевые композитные панели и материалы ALYBOND