Повышение экологической безопасности и термоустойчивости стеновых панелей домов каркасного типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 674.213.692.2

БГТУ, г. Минск, РБ OKL2001@mail.ru

Повышение экологической безопасности и термоустойчивости стеновых панелей домов каркасного типа

О. К. Леонович

Аннотация

стеновой панель каркасный дом

В статье проведен теплотехнический и прочностной расчет ограждающей конструкции для домов каркасного типа. Для теплоизоляции предложено использовать экологически безопасную изоляционную древесноволокнистую плиту.

Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 5 апреля 2013 г. № 267 «О Концепции государственной жилищной политики Республики Беларусь до 2016 года» целью государственной жилищной политики до 2016 года является создание условий для удовлетворения гражданами потребности в доступном и комфортном жилье сообразно их индивидуальным запросам и финансовым возможностям, формирование полноценного рынка жилья. Наряду со строительством крупнопанельного домостроения, планируется разрабатывать и реализовывать проекты строительства экономичных быстровозводимых домов с учетом использования преимущественно отечественных новых материалов с высокими техническими характеристиками.

Одним из вариантов решения проблемы экономии лесных ресурсов и создания условий для строительства быстровозводимых зданий является проектирование и строительство домов каркасного типа. Кафедрой Технологии деревообрабатывающих производств Белорусского государственного технологического университета разработаны технические условия на стеновые панели наружные и внутренние для домов каркасного типа для АОА «Борисовский ДОК» и филиала «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги». Эти предприятий приступили к промышленному производству стеновых панелей. Исследованы вопросы расчета прочностных и теплофизических свойств, конструктивные и химические методы защиты строительных конструкций в работах [1-6].

Целью данной работы является разработка и исследование усовершенствованных конструкций стеновых панелей для деревянных домов каркасного типа на соответствие нормативным требованиям по прочностным, теплотехническим, и экологическим показателям.

Определение характеристик тепловой защиты при проектировании жилых и общественных зданий проводится в соответствии с требованиями ТКП 45-2.04-196-2010 «Тепловая защита зданий. Правила определения».

Термическое сопротивление теплопередаче разрабатываемых ограждающих конструкций стеновых панелей дома каркасного типа применяемых для строительства в Беларуси в соответствии с ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) «Строительная теплотехника» и изм. №1 к нему должно быть ниже нормируемого параметра R_т.норм.= 3,2 м²С/Вт.

При расчетах принимаем, что требуемое сопротивление теплопередаче стены составляет

где _i - коэффициент теплопроводности i-го слоя панели, Вт/(мєС); _i - толщина i-го слояпанели, м, _н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м²°С.

Опытные образцы стеновых панелей испытывались в аккредитованной лаборатории РУП «БелНИИС» на климатическом комплексе в соответствии с ГОСТ 26254-84.Термическое сопротивление теплопередаче их выше нормируемого и близко к расчетному.

Изготовленная и представленная на испытания Филиалом «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги» опытная многослойная стеновая панель соответствует требованиям ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) «Строительная теплотехника» по сопротивлению теплопередаче.

Приведенное сопротивление теплопередаче опытного образца многослойной стеновой панели составило 6,11 м²•єС/Вт, что выше нормируемого ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) «Строительная теплотехника» и вводимого с 01.07.2010 г. значения - 3,20 м²•єС/Вт. Стеновая панель показана на рисунке 1.

На панели стеновые деревянные утепленные наружные и внутренние для домов каркасного типа разработаны технические условия. Была разработана методика прочностных расчетов клееных элементов строительных конструкций.

Рисунок 1 - Стеновая панель

Необходимо отметить, что минераловатная плита ПЛ-50 , используемая в данной панели как утеплитель, дает усадку и создает «мостики холода», тем самым нарушая теплотехнические свойства конструкции. Термическое сопротивление на этом участке изменяется, и на границе материалов с разным термическим сопротивлением возникают условия, вызывающие конденсацию паров. Усадка утеплителя стеновой панели показана на рисунке 2.

Предлагается, в качестве утеплителя рекомендовать изоляционную древесноволокнистую плиту сухого способа прессования согласно методу Siempelkamp производство которой осваивается на ОАО «Мозырьдрев» . Свойства плиты указаны в таблице 1.

Таблица 1. Свойства изоляционной плиты

*) с водоотталкивающей присадкой

*)) с противопожарной защитой (в зависимости от плотности)

Рисунок 2 - Усадка утеплителя ПЛ-50 в стеновой панели в процессе эксплуатации.

В качестве связующего используется изоцианатный клей MDI без добавок и изоцианатный клей MDI с добавками, свойства которых показаны в таблицах 3 и 4.

Таблица 2. Свойства плиты без добавок

Таблица 3. Свойства плиты с добавками

Возможно формирование размеров под заказ производителей панелей стеновых для домов каркасного типа.

Для защиты от возможного образования конденсата применяется метод создания вентилируемых фасадов. Для удаления конденсата разработана конструкция стены с воздушной прослойкой. При использовании вентилируемой прослойки, происходит гораздо более быстрое высыхание утеплителя и стены, что приводит к улучшению воздухообмена и повышению термического сопротивления.

Рисунок 3 - Стеновая панель с утеплением изоляционной древесноволокнистой плитой сухого способа прессования согласно методу Siempelkamp.

Для анализа оптимальных ограждающих конструкций из древесины и панелей стеновых деревянных утепленных наружных и внутренних для домов каркасного типа приводим основные характеристики материала каркаса и изоляционных материалов, используемых при строительстве домов из массивной древесины и панелей для домов каркасного типа ( таблице 4).

Таблица 4 - Тепловые характеристики материалов

Произведем расчет данной ограждающей конструкции. Приведенный коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя с учетом деревянного каркаса и утеплителя:

Сопротивление теплопередаче конструкции:

м²С/Вт.(3)

За счет ветрового и гравитационного давления воздух движется из отверстия в нижней части фасада и выходит в отверстие в верхней части фасада. Благодаря воздушному зазору влага интенсивно испаряется из утеплителя и с воздушным потоком выводится из панели. Для закрепления материалов в стене используются различные профили, кронштейны и другие детали. Поэтому в настоящее время в качестве облицовочного слоя могут применяться различные панели, плитка, листы, гранит и другие материалы.

На панели стеновые деревянные утепленные наружные и внутренние для домов каркасного типа разработаны технические условия. Была разработана методика прочностных расчетов клееных элементов строительных конструкций.

При постановке продукции на производство необходимо выполнить прочностные расчеты и испытать опытную панель на силовом столу. Расчет и испытание проводили по следующей схеме. В качестве прочностной характеристики панели была выбрана расчетная несущая способность конструкции R_d. Определение этой характеристики Rsup проводили по СТБ 1591-2005.

Воздействия F, воспринимаемые стеновой панелью, складываются из прямого и косвенного воздействий. Нормативные значения F_k принимали в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07.

Воздействия в зависимости от продолжительности действия классифицируют на постоянные G и временные Q. Временные, в свою очередь, подразделяют на длительные, средней длительности, кратковременные и особые. Для постоянных воздействий, коэффициент вариации которых велик, или которые изменяются в течение срока службы конструкции, устанавливали два нормативных значения: полное (верхнее) G_k.sup и пониженное (нижнее) G_k.inf. Для остальных постоянных воздействий использовали единственное нормативное значения G_k. Для временных воздействий основным является их нормативное значение Q_k. Другие значения временных воздействий определяли через Q_k и коэффициент сочетания _i. Значения коэффициентов сочетаний принимали по СНиП 2.01.07

Методика расчета подробно изложена в работах [1-4]

Расчетные значения нагрузок рассчитывали по формуле

где G_kj - нормативные значения постоянных воздействий; Q_k1 - нормативное значение одного из временных воздействий; Q_ki - нормативные значения остальных временных воздействий; _Gi - коэффициенты надежности для постоянных воздействий;

_Qi - коэффициенты надежности для временных воздействий; _Qi - коэффициенты сочетаний.

Определены результаты воздействия: постоянной нагрузки, создаваемой конструкциями дома; временной нагрузки, возникающей в результате нахождения в доме людей и оборудования; снеговой и ветровой временной нагрузки. Для исследуемой стеновой панели максимальная расчетная величина внутренних реакций от всех внешних воздействий Т_d, равная 0,23 МПа, значительно меньше максимальной несущей способности древесины R_d, величина которой составила 9,8 МПа. Также это условие соблюдается и на смятие: Т_d = 0,2 МПа, R_d = 1,1 МПа.

Стеновую панель домов каркасного типа ОАО «Борисовдрев» испытывали на силовом полу экспериментального корпуса БелНИИС согласно требованиям СТБ 1591-2005 . Условия проведения испытаний: температура окружающей среды - (+20)єС, относительная влажность - 67%. Величина расчетной погонной нагрузки на панель при заданной конструкции дома каркасного типа равна 5,06 кН/м, суммарная - 15,18 кН, т. е. условие, заданное в СТБ 1591-2005, выполняется:

где R_sup фактическая несущая способность конструкции Выполнив указанные выше расчеты и испытав стеновую панель на силовом столу и удостоверившись в надежности конструкции можно закладывать ее в проектах новых домов

Стеновая панель в сборе с утеплителем произведенная на филиале «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги» была испытана нагружением опытного образца на соответствие СТБ 1591-2005. Результаты испытаний показали, что условие, заданное в СТБ 1591-2005 выполняется, надежность работы данных конструкций под нагрузкой обеспечивается.

Выводы

- создать республиканский стандарт определяющий основные и обязательные требования при создании и постановке на производство деревянных строительных конструкций в т.ч. и стеновых ограждающих конструкций утепленных несущих и не несуцщих для деревянных домов каркасного типа.

- использовать в качестве утеплителя теплоизоляционную древесноволокнистую плиту сухого способа производств для повышения экологической безопасности.

- предусматривать конструктивные и химические методы защиты конструкций в т.ч. и применение паро и влагозащитных пленок во избежании образования конденсата.

- соблюдать требования нормативной документации по прочности и теплоизоляции стеновых панелей при строительстве быстровозводимых деревянных домов каркасного типа для обеспечения их надежности и долговечности.

Литература

1. Леонович О. К. Конструктивные и химические методы биозащиты деревянных домов каркасного типа // Архитектура и строительство - Минск: 2013. -№1.- С. 40-43.

2. Снопков, В. Б. Расчет стеновых деревянных утепленных панелей // В. Б. Снопков, О. К. Леонович // Архитектура и строительство. - Минск: 2009. - № 3. - С. 36-40;

3. Леонович, О. К. Расчет дополнительных утеплений ограждающих конструкций зданий и сооружений / О. К. Леонович // Мастерская. Современное строительство. -Минск: 2010. - № 12. - С. 52-57.

4. Леонович О.К. Защита клееных деревянных конструкций (КДК) от биоповреждений в производственных и бытовых условиях. // Мастерская Современное строительство - Минск: 2013. -№100.- С. 184-186.

5. Леонович О. К. Расчет технологических параметров пропитки древесины с учетом ее проницаемости жидкостями // Архитектура и строительные науки -2013.- №1, 2 (14, 15). Научно информационный журнал: БААРХ - С. 28-30

6. Леонович О. К. Проблемы применения клееной многослойной древесины (КМД) при строительстве домов каркасного типа // О.К. Леонович, С. П. Судникович// Леса России - Екатеринбург: 2013. - № 3. - С. 36-40.

Размещено на Allbest.ru