Применение эффективных конструкций и материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

энергоэффективный вентилируемый фасад навесной

Введение

1. Наличие методов, способов, технологий для решения проблемы

2. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна

3. Прогноз эффективности метода на примере системы навесных вентилируемых фасадов

4. Причины неприменения энергоэффективных технологий в массовом масштабе

5. Наличие технических и других ограничений применения метода

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В России, где общая площадь эксплуатируемых зданий составляет около 5 млрд м2, на отопление ежегодно расходуется около 400 млн. т условного топлива, т.е. примерно четверть энергоресурсов страны. Расположение в северных широтах предполагает холодные продолжительные зимы и большое количество осадков. Поэтому на единицу жилой площади у нас расходуется в 2-3 раза больше тепловой энергии, чем в странах Европы. Широкое жилищное строительство, проводившееся в России в предшествующие годы в условиях дешевизны энергоносителей, привело к тому, что теплозащитные характеристики ограждающих конструкций зданий оказались много ниже, чем в странах, близких России по климатическим условиям. Это привело к значительным затратам на отопление зданий и подогрев воды.

Одним из наиболее эффективных путей экономии энергии в строительном секторе признано сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции (наружные стены) зданий и сооружений. Наружная дополнительная теплоизоляция ограждающих конструкций обеспечивает снижение затрат на отопление здания до 40ч50 %.

1. Наличие методов, способов, технологий для решения проблемы

В соответствии с современными строительными нормами требуемое сопротивление теплопередаче увеличилось в 3-3,5 раза по сравнению со старыми нормами. Рост цен на тепловую энергию и коммунальные услуги также выдвигает на передний план жизненно важную потребность в повышении теплозащиты зданий для снижения затрат на отопление в процессе эксплуатации.

Одним из путей повышения энергоэффективности ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий, является применение эффективных утеплителей в конструкциях наружных стен, покрытиях, перекрытиях и перегородках. Существующие варианты утепления зданий отличаются как конструктивными решениями, так и используемыми в конструкциях материалами.

Рациональным и эффективным способом повышения теплозащиты эксплуатируемых зданий является дополнительное наружное утепление ограждающих конструкций. При проектировании новых и реконструкции существующих зданий предусматривают теплоизоляцию из эффективных материалов, размещая ее с наружной стороны ограждающей конструкции.

В отечественной практике для утепления ограждающих строительных конструкций наибольшее применение нашли:

- теплоизоляционные плиты из минеральной ваты;

- конструкции ограждений с экструдированным пенополиэтиленом в качестве утеплителя;

- теплоизоляционные плиты, изготовленные из базальтовых горных пород;

- плиты (блоки) из пеностекла и т. п.

2. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна

С 1 января 2000 г. для Москвы минимальное требуемое значение приведенного сопротивления теплопередаче стен жилых зданий составляет R=3,2 м2•С/Вт. Это значит, что толщина наружных стен из железобетона должна быть не менее 6 м, из полнотелого глиняного кирпича - не менее 2,4 м, из ячеистого бетона - не менее 1 м. Приведенные цифры свидетельствуют о том, что ни один из традиционных строительных материалов (железобетон, кирпич, ячеистый бетон) не способен в однослойной ограждающей конструкции обеспечить требуемое значение приведенного сопротивления теплопередаче при разумной толщине ограждающей конструкции.

Требуемое значение R может быть достигнуто например в двух,- трехслойной ограждающей конструкции, в которой внутренняя несущая часть выполняется из конструкционного материала, а наружные слои из эффективного утеплителя. Кроме того, такая схема позволяет перейти к максимально облегченным ограждающим конструкциям, в которых толщина несущей части определяется только прочностными характеристиками конструкционного материала.

Проблему утепления стен существующих зданий, как части программы санации, технически можно решать путем их утепления либо с наружной, либо с внутренней стороны. На основе накопленного в этой области опыта можно сказать, что устройство дополнительной теплоизоляции снаружи здания (которое наиболее эффективно) выполняет следующие функции:

- защищает стену от переменного замерзания и оттаивания и других атмосферных воздействий;

- выравнивает температурные колебания основного массива стены, благодаря чему исключается появление в нем трещин вследствие неравномерных температурных деформаций, что особенно актуально для наружных стен из крупных панелей;

- благоприятствует увеличению долговечности несущей части наружной стены;

- сдвигает точку росы во внешний теплоизоляционный слой, благодаря чему исключается появление сырости на внутренней части стены;

- создает благоприятный режим работы стены по условиям ее паропроницаемости;

- формирует более благоприятный микроклимат помещения;

- позволяет в ряде случаев улучшить оформление фасадов реконструируемых или ремонтируемых зданий;

- не уменьшает площадь помещений;

- обеспечивает возможность утепления зданий без создания дискомфортных условий проживания или выселения жильцов.

3. Прогноз эффективности метода на примере системы навесных вентилируемых фасадов

В настоящее время можно говорить о существовании двух направлений снижения теплопотерь в зданиях: реконструкция существующих строений для приведения в соответствие новым ужесточенным нормам теплозащиты и разработка и возведение новых т. н. энергоэффективных домов, отвечающих современным строительным требованиям. В существующем фонде крупнопанельных многоэтажных жилых домов России заключены огромные резервы в достижении энергосберегающего эффекта, поскольку уровень теплозащиты этих зданий существенно ниже современных требований.

В основном в ранее построенных зданиях средней полосы России сопротивление теплопередаче стен составляет в среднем 0,60 м2• 0С/Вт.. Принятые недавно нормативные требования увеличили значения сопротивления теплопередаче: для стен до 3,0ч3,5 м2 0С/Вт. Несоответствие этого показателей, например, в панельных домах старой постройки приводит к удельным теплопотерям до 90 Вт/м2.

Система навесных вентилируемых фасадов, так же как и система утепления скрепленного типа позволяет снижать тепловые потери здания практически в 2 раза. Теплоизоляционный слой в системах наружного утепления расположен снаружи несущей стены, из-за этого на утеплитель может попадать влага за счет внешних атмосферных воздействий (дождь, снег), что приводит к ухудшению теплозащиты здания. Поэтому снаружи необходимо применять облицовочный материал. Принципиальное отличие систем навесных вентилируемых фасадов от других наружных систем утепления состоит в том, что за счет воздушного потока, который циркулирует между тепловой изоляцией и облицовочным материалом, влага удаляется с поверхности утеплителя, тем самым не нарушая теплового баланса здания. Циркуляция воздушного потока в зазоре создается естественным путем за счет разности температур на улице и внутри помещения.

Навесной вентилируемый фасад представляет собой закрепленную на несущей стене конструкцию из теплоизоляции, направляющих для крепления облицовочного материала и самой облицовки. В зависимости от используемой теплоизоляции, параметров самого здания, фирмы производителя и других параметров схема крепления и количество слоев в системе может различаться. Наиболее часто используемая схема крепления навесных вентилируемых фасадов представлена на рис. 1.

К несущей стене (4) с помощью паранитовой прокладки (3) крепится несущий кронштейн (2), на котором закреплен профиль (1) в данном примере вертикальный. От длины кронштейна зависит расстояние воздушного зазора.

Одно из самых слабых мест конструкции - металлический кронштейн, проходящий сквозь теплоизоляционный материал, т.к. он всегда делается из металла и охлаждается при низких температурах. Для защиты стены от промерзания используют паранитовую прокладку, устойчивую к морозам.

К несущей стене (4) посредством дюбелей (5) и профиля (1) закрепляется слой теплоизоляционного материала (7), сверху покрытый ветро-гидроизоляцией (6).

Толщина теплоизоляционного слоя определяется специальными инженерными расчетами и зависит от материала несущих стен здания, климатических условий, этажности и т.д. Стоит заметить, что в зависимости от материала несущей стены с невысокой плотностью и прочностью методы крепления теплоизоляции могут отличаться от традиционных, а иногда и удорожать саму конструкцию. При выборе теплоизоляционного материала и ветро-гидроизоляции уделяют внимание и его паропроницаемости, чтобы пар не задерживался в утеплителе.

Облицовочный материал (8) прилегает к профилю (1) и закреплен с помощью кляммеров (9). Материал облицовки ограничивается алюминиевыми панелями, каменными, керамогранитными, полимерными плитами.

Основные преимущества наружной теплоизоляции с помощью систем «вентилируемых фасадов»:

практически незаменимы при многоэтажном строительстве и реконструкции (более 15 этажей);

установка системы может производиться при любых погодных условиях;

по данным заводов-изготовителей срок службы 40-50 лет (данный вопрос остается спорным у специалистов, т.к. системы применяются относительно недавно, а срок службы, заявляемый производителями, не подтвержден опытом эксплуатации в 40-50 лет);

удобная конструкция системы повышает оперативность устранения возникающих неполадок;

придает современный и привлекательный вид зданию;

хорошая звукоизоляция и защита здания от внешних погодных воздействий;

эффективное удаление атмосферной влаги и водяных паров изнутри дома;

скрывает основные дефекты стен.

Основные недостатки применения наружной теплоизоляции с помощью систем «вентилируемых фасадов»:

при установке на зданиях с большой этажностью требуют трудоемкого и тщательного расчета, т.к. возникает значительная нагрузка на конструкцию здания;

не применяются в холодных регионах;

для монтажа требуются квалифицированные специалисты с большим опытом работы;

расчеты при проектировании трудоемки и требуют значительного количества времени из-за необходимости расчетов несущей способности здания и множества узлов самой системы;

при облицовке зданий могут использоваться только определенные материалы (алюминиевые панели, каменные, керамогранитные, полимерные плиты);

высокая стоимость устранения неполадок;

ограниченный набор материалов для теплоизоляции;

удорожание конструкции из-за наличия специальных покрытий защищающих теплоизоляцию от внешних воздействий (ветер, дождь, снег);

при возгораниях в здании способствуют распространению огня;

высокая стоимость.

Система навесных вентилируемых фасадов наиболее часто применяется при новом строительстве и реконструкции многоэтажных зданий с высотой более 75 метров (15 этажей), но при этом используется и в зданиях с высотой менее 75 метров, т.к. придает постройке современный вид, а при реконструкции позволяет скрыть все дефекты и неровности стен. Несущая нагрузка на фасад здания при установке системы довольно значительная и требует тщательного инженерного расчета при проектировании и монтаже.

Средний срок окупаемости системы вентилируемых фасадов от 8 до 15 лет (это больше, чем у систем утепления скрепленного типа) и зависит от большого числа параметров, как самого здания, так и самой системы.

4. Причины неприменения энергоэффективных технологий в массовом масштабе

Важная роль в решении проблемы энергосбережения принадлежит высокоэффективной строительной и промышленной тепловой изоляции, сравнительный анализ показывает, что

- пока в России объемы производства теплоизоляционных материалов в пересчете на душу населения в 4-5 раз ниже, чем в таких странах, как Швеция, Финляндия, Германия и США;

- строительная промышленность в России долгое время была ориентирована на индустриальное изготовление ограждающих конструкций, где главным материалом для них служил керамзитобетон. Сегодня из-за ограниченности сырьевых ресурсов производство легкого керамзитового гравия крайне ограничено;

- проектирование и строительство зданий и сооружений зачастую проходит по устаревшим нормам проектирования теплозащиты ограждающих конструкций;

- пока недостаточная в целом по России степень внедрения последних достижений теплотехники в области производства композиционных теплоизоляционных материалов, пористых и пустотелых бетонов и пр., а также оптимальных конструктивно-технологических решений.

Реализация новой для России концепции строительства с использованием эффективных утеплителей должна осуществляться на основе детального анализа как свойств, рекомендуемых к применению материалов, включая их долговечность и эксплуатационную надежность, так и применяемых конструктивных решений с учетом эксплуатационных особенностей конструкций, протекающих в них физических и химических процессов, а также требований экологической и пожарной безопасности.

7. Наличие технических и других ограничений применения метода

Некоторые технические ограничения метода утепления наружных стен имеют место для проектирования и строительства:

- зданий в северных регионах страны (где из-за суровых климатических условий стены с увеличенной толщиной теплоизоляции не успевают войти в квазистационарное влажностное состояние, что ухудшает санитарно-гигиенические условия в жилых помещениях и приводит к систематическому накоплению влаги и ускоренному морозному разрушению, снижению срока службы и частым капитальным ремонтам стен);

- зданий повышенной высотности из соображений прочности и соблюдения необходимой несущей способности конструкций стен.

Заключение

Тепловая модернизация старых зданий требует единовременных капиталовложений, которые составляют в среднем 5-10% от стоимости дома, а экономический эффект - экономия на отоплении - 50%. Подсчитано, что затраты на проведение тепловой модернизации этой категории задний окупаются за 5-10 лет.

Утепление наружных стен, покрытий и перекрытий до Уровня требований СНиП П-3-79 (1998), этап II, дает меньший эффект и является рентабельным для нового строительства, а также при реконструкции крупнопанельных домов, где учитывается дополнительный эффект, связанный с эксплуатационными расходами на ремонт фасадов, стыков и т.п. Для остальных зданий срок окупаемости превышает 10 лет, а для старой застройки достигает 20 лет.

В настоящее время растет число реализованных проектов реконструкции зданий в частности панельных пятиэтажек в Москве и Санкт-Петербурге, в которых удалось добиться двукратного снижения затрат на обогрев. В случае массового внедрения этого успешного опыта, даже по самым приблизительным подсчетам, можно будет сократить тепловые потери всего жилищного фонда на 30%.

В соответствии с Национальным проектом с 2010 году более 50 % от общего объема строительства составляет малоэтажное строительство, где наиболее целесообразным является использование легких утеплителей из стекловолокна и минеральной ваты.

Список использованной литературы

1. РААСН. Концепция проектирования и строительства жилых домов нового поколения // Новые материалы, конструкции, оборудование и технологии в строительном комплексе Москвы / ТИ КАСРРГ. 01.02.2000.

2. Городецкий А.С., Шмуклер В.С., Бондарев А.В. Информационные технологии расчёта и проектирования строительных конструкций. Учебное пособие. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2003.

3. СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания».

4. СНиП 2.08.02-89* «Общественные здания».

5. СНиП 2.09.02-85* «Производственные здания».

6. Романенков И.Г., Зигерн-Корн В.Н. Огнестойкость строительных конструкций из эффективных материалов. М.: Стройиздат, 1984. - 240 е., ил.

Размещено на Allbest.ru