Для снижения затрат теплоты на нагрев воздуха, поступающего через проемы в стенах общественных зданий, а также для многоэтажных жилых домов применяют воздушно-тепловые завесы. Во многих случаях целесообразно устройство тамбура.
Тепловая изоляция зданий и сооружений
Проблеме получения теплых и, соответственно, энергосберегающих конструкций в последние годы в нашей стране уделяется все больше внимания. Они должны быть, во-первых, прочными, жесткими и воспринимать нагрузки, то есть быть несущей конструкцией, а во-вторых, должны защищать внутреннее пространство от дождя, жары, холода и других атмосферных воздействий, то есть обладать низкой теплопроводностью, быть водостойкими и морозоустойчивыми.
В природе не существует материала, который удовлетворял бы двум этим требованиям. Для жестких конструкций идеальным материалом является металл, бетон или кирпич. Для утепления годится только эффективный утеплитель, например, каменная вата. Поэтому для того, что бы ограждающей конструкция была прочной и теплой, используют композицию или комбинацию как минимум двух материалов - конструкционного и теплоизоляционного.
Композиционная ограждающая конструкция в свою очередь может быть представлена в виде нескольких отличных друг от друга систем и конструкций:
1 Жесткий каркас с заполнением межкаркасного пространства эффективным утеплителем.
2 Жесткая ограждающая конструкция (например, кирпичная или бетонная стена), утепленная со стороны внутреннего помещения, или так называемое внутреннее утепление.
3 Две жесткие пластины и эффективный утеплитель между ними, например, «колодезная» кирпичная кладка, железобетонная панель «сэндвич» и т.д.
4 Тонкая ограждающая конструкция (стена) с утеплителем с внешнейстороны, так называемое внешнее утепление.
Теплоизоляционные системы, применяемые для наружной теплоизоляции, подразделяются на системы:
- с тонкими штукатурными и накрывочными слоями;
- с толстыми штукатурками (до 30 мм);
- «сухой теплоизоляции» (система утепления «на относе»); -монолитной теплоизоляции (утепление пенополиуретаном, покрытие «термошиль-дом»);
- из ячеистого бетона с объемной массой ниже 400 кг/м3.
Применение той или иной системы определяется конструктивными особенностями модернизируемого здания и технико-экономическими расчетами, основанными на приведенных затратах, так как стоимость утепления 1 м2 наружной стены колеблется от 15 до 50 долларов США без учета стоимости заполняемых оконных блоков, модернизации систем вентиляции и отопления. Тем не менее, потенциал энергосбережения при эксплуатации существующего жилого фонда достаточно велик и составляет около 50 %'.
Каждая из этих конструкций имеет свои достоинства и недостатки, и выбор ее зависит от многих факторов, исходя из местных условий. Но из всех названных конструкций четвертый тип утепления здания с внешней стороны хотя и имеет недостатки, но и обладает следующими достоинствами:
1 Надежная защита от неблагоприятных внешних воздействий суточных и сезонных температурных колебаний, которые ведут к неравномерным деформациям стен, что приводит к образованию трещин, раскрытию швов, отслоению штукатурки.
2 Невозможность образования какой-либо поверхностной флоры на поверхности стены из-за избытка влажности, образования льда в толще стены, который имеет место из-за конденсационной влаги, поступающей из внутренних помещений, и влаги, проникшей внутрь массива ограждающих конструкций из-за повреждения поверхностного защитного слоя.
3 Препятствование охлаждению массива ограждающей конструкции до температуры точки росы и, соответственно, выпадению конденсата на внутренних поверхностях.
4 Снижение уровня шума в изолируемых помещениях.
5 Отсутствие зависимости температуры воздуха во внутренних помещениях от ориентации здания, то есть от нагрева поверхностей солнцем и охлаждения этих же поверхностей ветром, и др.
Для устранения теплопотерь в ранее построенных зданиях разработаны и осуществляются различные проекты теплотехнической реконструкции и утепления их. Одним из таких проектов является устройство термо-шубы, представляющей собой многослойную конструкцию. Она состоит из следующих элементов:
а) плит утеплителя, прикрепленных к подготовленной поверхности стен клеящим составом «сармалеп» и дюбелями для укрепления утеплителя;
б) защитного покрытия из клеящего состава «сармалеп», армированногоодним или двумя слоями сетки в сочетании с защитными алюминиевымипрофилями с перфорированными стенками;
в) отделочного покрытия:
I) из штукатурного состава «сармалит» белого цвета без окраски либо с последующей окраской микропористой фасадной краской на основе плиолитовой смолы «сафрамап»;
2) защитно-отделочной композиции «сафрамап», окрашенной в массе;
3) микропористой фасадной краски на основе плиолитовой смолы«сафрамап» непосредственно по защитному покрытию из состава клеящего«сармалеп-М».
«Термошуба» устраивается по наружным стенам разной конструкции, из различных материалов (кроме деревянных) и с разной отделкой фасадной поверхности и соответствует требованиям пожарной и экологической безопасности. В качестве материалов для термошубы применяют:
- плиты утеплителя двух типов: пенополист и рольные ПСБ-С (с антиперенами) по ГОСТ 155.88 размером 500 х 1000 мм, толщиной от 40 до 120 мм (в соответствии с проектной документацией). При этом пенополистирол должен быть выдержан не менее двух месяцев с момента изготовления; плиты минераловатные специальные фасадные жесткие на синтетическом связующем, недорогие, экологически чистые, гидрофобные. Размеры их такие же, как и размеры обычных минераловатных;
- клеящие и защитные составы «сармалеп-Т» или «сармалеп-М», приготавливаемые на строительной площадке смешиванием «смеси клеевой полиминеральной сармалеп» с водой. Состав «сармалеп-М» - морозостойкий при температуре окружающего воздуха от -12 до 10 °С;
- штукатурный состав, приготавливаемый на строительной площадке смешиванием смеси штукатурной полиминеральной с водой, либо защитно-отделочную композицию «софрамап-В (Г)» или «софромап-ВМ (ГМ)». Для получения цветных поверхностей гарантированного качества рекомендуется наносить отдельные слои белого цвета, а затем покрывать его микропористой фасадной краской «софрамап»;
- защитные алюминиевые профили;
- сетку стеклянную ССШ-160 для армирования защитного покрытия; -дюбели для укрепления утеплителя, а для защиты от механических повреждений по низу теплоизоляции и на углах здания и проемов - алюминиевые профили с перфорированной стенкой толщиной от 0,5 до 1,0 мм.
Кроме «термошубы» утепление стен зданий и сооружений с наружной стороны можно выполнить устройством на фасаде здания каркаса, в который вставляются и фиксируются в нем плиты утеплителя, а поверх каркаса навешиваются облицовочные панели (сухая штукатурка) или выполненная на некотором расстоянии кирпичная кладка. При этом внутри конструкции, между утеплителем и облицовкой, сохраняется зазор, по которому свободно циркулирует воздух. Этот воздух удаляет влагу, испаряющуюся из помещения сквозь стены, не давая ей задерживаться в утеплителе. I [случается, что фасад вместе с утеплителем «дышит», дышит и стена. Л утеплитель все время сухой, и его теплоизолирующая способность постоянно сохраняется на высоком уровне. Преимуществами этогo способа теплоизоляции являются: во-первых, всепогодная технология, отсутствие «мокрых» процессов вроде нанесения штукатурки, клеев и т. д.; во-вторых, неограниченный выбор вариантов облицовки: панели разного размера, из разных материалов и с разными текстурами и расцветками. Добавить в список преимуществ можно высокую шумоизолирующую способность вентфасада, легкость и технологичность монтажа, быстроту и простоту транспортировки на объект необходимых материалов. Система вентилируемого утепленного навесного фасада не позволяет конденсату скапливаться на поверхности или внутри стены, благодаря чему повышается срок службы ограждающих конструкций здания и уменьшаются теплопотери через них.
Энергетическая паспортизация зданий, мониторинг застроенных территории и экспертиза проектов теплозащиты
Потребление энергии в коммунально-бытовой сфере составляет 38 % общего годового расхода ТЭР Беларуси. Это обусловливает поиск и разработку мер законодательного характера по более экономному расходу энергии в этой сфере. Для осуществления эффективного управления процессом энергосбережения необходимо разработать и внедрить автоматизированную систему управления теплопотреблением застроенных территорий Республики Беларусь, обеспечивающую государственную программу энергосбережения на основе энергетических паспортов зданий и сетевых компьютерных технологий.
Энергетическая паспортизация жилых и общественных зданий представляет собой мероприятие по установлению фактических показателей энергопотребления жилых и общественных зданий, а также по созданию соответствующего банка данных. Цель энергетической паспортизации зданий - проверка фактического состояния энерго- и теплопотребления в жилищном секторе, выделение зданий, требующих первоочередных мероприятий по повышению теплозащитных свойств, а также поиск оптимальных путей снижения расхода теплопотребления.
Постоянно действующий энергетический мониторинг ставит своей целью:
- контроль в режиме реального времени за количеством поставляемой энергии и ее расходом;
- выявление наиболее значительных источников потерь энергии;
- информационное обеспечение планирования и проведения первоочередных мероприятий по снижению энергопотерь и ликвидации источников наиболее высоких энергопотерь;
- контроль за соответствием количества поставленного тепла требуемому для обеспечения нормального микроклимата в помещениях и комфортных условий проживания людей.
Организуемая энергетическая экспертиза проектов теплозащиты и капитального ремонта зданий позволит:
- вскрыть энергетические резервы при эксплуатации зданий и застроенных территорий в целом;
- эффективно планировать и своевременно организовать выполнение энергосберегающих мероприятий на застроенных территориях республики;
- осуществлять постоянный контроль за плановым снижением уровня энергопотребления на отдельных территориях;
- совместить теплозащиту зданий с их плановыми ремонтами и реконструкцией, что значительно повысит рентабельность работ по тепловой защите зданий;
- обеспечить информационную поддержку в разработке технико-экономических обоснований при создании энергоэкономических зон.
Изоляционные характеристики остекления. Стеклопакеты
Оконные заполнения в зданиях, обладая необходимыми теплозащитными качествами, должны обеспечивать требуемый световой комфорт в помещении и иметь достаточную воздухопроницаемость для естественной вентиляции.
Действующие нормативы устанавливают следующие требования к окнам жилых зданий:
- сопротивление теплопередаче должно быть не менее 0,6 (м2 • °С)/Вт, сопротивление воздухопроницанию - не менее 0,56 м2 • ч Па/кг;
- механические показатели и другие требования - в зависимости от конструкции и материалов, из которых изготовлен оконный блок.
По конструкции все окна состоят из светопропускаемых и непрозрачных частей. В качестве заполнения светопропускаемой части окон используют стеклопакеты и стекла различной толщины. Наиболее широкое распространение среди стекол получили так называемые специальные энергосберегающие стекла:
- «к-стекло», получаемое посредствам разлива стеклянной массы на жидкую основу с большим удельным весом. Для придания ему теплосберегающих свойств на его поверхности методом пиролиза создается тонкий слой из оксида металла, что приводит к уменьшению излучательной способности с 0,84 до 0,2, а следовательно, к меньшей теплопередаче;
- «i-стекло», получаемое методом вакуумного напыления и представляющее собой трех- или более слойную структуру чередующихся слоев серебра и диэлектрика. По своим теплосберегающим качествам это стекло в 1,5 раза превосходит «к-стекло». Однако технология нанесения требует использования дорогостоящего оборудования с системой магнетронного (магнетрон - электровакуумный прибор) напыления.
Применяемые ныне окна можно условно разделить на три группы:
- деревянные окна;
- окна из поливинилхлоридного профиля (ПВХ профиля);
- окна из алюминиевого профиля.
Деревянные окна выпускаются в основном двух видов: -оконные блоки типа ОЗС с толщиной коробки 100-140 мм с тройным остекленением или стеклом и стеклопакетом отечественного производства. Сопротивление теплопередаче их может достигать 0,8 (м2 • °С)/Вт, а сопротивление воздухопроницаемости - 0,6-1,4 м2 • ч • Па/кг, что значительно меньше, чем у окон алюминиевого и ПВХ профилей;
- оконные блоки толщиной коробки менее 100 мм с однокамерным или двухкамерным стеклопакетом (возможно наличие энергосберегающих покрытий и заполнение межкамерного пространства аргоном). Они имеют высокое качество изготовления, створки их могут открываться в разных плоскостях, а проветривание имеет различный режим. Эти окна самые дорогие, поскольку они очень высокого качества, а часть из них импортируется из Финляндии, Германии или Швеции. Древесина обрабатывается специальной защитной пропиткой от влаги, насекомых и воздействия солнца. В окнах весьма точная подгонка деталей, коробка и створки со временем почти не дают усадки. Сопротивление теплопередаче составляет 0, 6 (м2 • °С)/Вт, сопротивление воздухопроницанию весьма велико - до 7 м2 • ч • Па/кг.
Окна из ПВХ-профиля с различными видами стекол и стеклопакетов находят широкое распространение в административных зданиях. В конструкции ПВХ профиля имеется два и более специальных воздушных зазоров, так называемых камер.
Наибольшее распространение получили трехкамерные ПВХ-профили. Сопротивление теплопередаче по непрозрачной части окон с таким профилем составляет 0,6-0,75 (м2 • °С)/Вт.
В качестве светопропускающей части используются, как правило, однокамерные и двухкамерные стеклопакеты с применением энергосберегающих стекол (в основном - «к-стекло»). Для повышения сопротивления теплопередаче основных блоков пространство между стеклами в стеклопакете заполняется инертными газами, в основном аргоном.
Окна из трехкамерного ПВХ-профиля имеют очень высокое сопротивление воздухопроницанию (до 9 м2 • ч • Па/кг), что ограничивает использование их в жилых зданиях. Для решения этой проблемы фирмы предлагают различные варианты (вентиляционные клапаны, специальное положение ручки, установку в верхней части оконных коробок или створок специальных вентиляционных пленок с регулируемой системой для притока воздуха), однако они недостаточно проверены экспериментально.
Основные преимущества этих окон заключаются в простоте монтажа и герметичности, возможности открытия створок в нескольких плоскостях.
Окна из алюминиевого профиля также находят все большее применение. В основном это трехкамерный алюминиевый профиль с термопрокладками. Такие оконные блоки имеют низкое сопротивление теплопередаче -0,35-0,42 (м2 • °С)/Вт, вследствие чего в холодный период года возникает конденсация влаги на внутренних поверхностях профиля. Для достижения этими оконными блоками требуемого сопротивления теплопередаче необходим стеклопакет. Эти оконные блоки имеют очень высокое сопротивление воздухопроницанию, что ограничивает их применение в зданиях с естественной вентиляцией. Преимуществами их являются:
- практически неограниченная долговечность;
- высокая прочность и устойчивость к деформации и другим воздействиям окружающей среды;
- лучшая ремонтопригодность среди других типов окон;
- отсутствие особого ухода.
Окна из алюминиевого профиля дороже других типов окон, и потребитель вправе решать, какие из них являются более приемлемыми.
При любой конструкции окон площадь световых проемов должная быть минимально допустимой по нормам естественной освещенности.
Особое место в проблеме проемов в наружных стенах отводится оконным проемам, заполнение которых должны обеспечивать световой, тепловой и шумовой комфорт в помещениях и иметь достаточную воздухопроницаемость для работы естественной вентиляции. При выборе типа окон особое внимание должно быть обращено на энергоэффективность заполнений оконных проемов, которая зависит от следующих факторов: -конструктивного решения изделий, составляющее оконное заполнение, -материала и деталей, используемых для изготовления изделий; - качества установки изделий в проемы наружных стеновых конструкций.
При выборе того или иного конструктивного исполнения окон учитывают не только архитектурно-градостроительную значимость здания, его функциональное назначение, экономическую возможность, но и руководствуются установленным в республике показателем сопротивления теплопередаче. Для одного обычного стекла оно составляет примерно 17 м" • °С/В для стеклопакета из двух обычных стекол - 0,35-0,39 м2 • °С/Вт. Трехстекольное окно с учетом материала, из которого оно изготовлено, и конструкции притворов створок к коробке обеспечивает не только установленный показатель термического сопротивления, но и превышает его. Более высокие значения термического сопротивления можно получить, работая над улучшением теплоизоляционных показателей стеклянной части окна и оконных рам и коробок.
Наибольший эффект достигается использованием в стеклопакете одно из стекол с селективным покрытием, способным отражать тепловые волн внутрь помещения и одновременно пропускать снаружи солнечное тепловое излучение. Только за счет применения в стеклопакете такого стекла, а так» введения в межстекольное пространство более плотного, чем воздух, газ; например аргона, криптона или ксенона, можно добиться величины термического сопротивления, приближающего к единице. Отдельные примеры и зарубежной практики свидетельствуют о том, что соответствующие конструктивные решения окон, и прежде всего их стеклянной части, смогут способствовать достижению термического сопротивления теплопередаче, равному 1,8-2,0(м2-°С)/Вт.
Стеклопакет представляет собой соединенные на определенном расстоянии друг от друга 2 или 3 стекла. В качестве материала, обеспечивающего требуемое между стеклами расстояние, применяется алюминиевый перфорированный профиль коробчатого сечения (средник), внутрь которого засыпается зернистый осушитель воздуха - силикогель. Профиль крепится к стеклам с помощью бутиловой массы (внутренний шов), а по торцам образованного стеклопакета укладывается прочная полисульфидная масса (наружный шов). Известен также метод, когда промежуточное пространство (средник) заполняется при помощи бутиловой резиновой ленты, упроченной металлом.
Жидкие герметики сохраняют свои технические свойства при температуре от минус 50 до плюс 120 °С. Герметик не твердеет, не разрушается, улучшает звукоизоляционные свойства окон, а эксплуатационный гарантийный срок его составляет 5-10 лет.
Литература
1. «Теплотехника». Под ред. Баскаков А.П. - М., 1991.
2. «Основы энергосбережения» Самойлов М.В., уч. пос. - Мн.: БГЭУ, 2002.
3. «Основы энергосбережения» Врублевский Б.И. – Гомель, 2002.
