cellpadding='0' cellspacing='0' border='0' > Войти или зарегистрироваться на Proekt.by  cellpadding="2" cellspacing="0" >
выберите раздел

""

 Строительные решения / Особенности проектирования оболочки здания с почти нулевым потреблением энергии.  (Прочитано 584 раз)

 
16 Июля 2017
Nearly zero energy building - здание, которое имеет очень высокую энергетическую эффективность. Близкое к нулю или очень низкое количество потребления необходимой энергии в значительной степени должно покрываться энергией, получаемой из возобновляемых источников, в том числе на месте или вблизи объекта. Общая основа расчета энергетических характеристик здания - ограждающие конструкции, части зданий, отделяющие его внутреннее пространство от внешней среды. Включают в себя крышу, стены, двери и окна, а также фундамент.

Тепловые мосты.
Тепловые мосты в стеновых конструкциях возникают там, где стыкуются друг с другом строительные материалы с различной теплопроводностью, там, где неизолированные детали входят в изолированные площади, или там, где стеновые зоны расположены структурно и, следовательно, термически слабее. Необходимость изоляции тепловых мостов следует принимать во внимание не только из-за потерь тепла.

Понижение температуры внутренних поверхностей из-за наличия холодных стыков негативно влияет на климат внутри помещения и может привести к таким проблемам как конденсация, влажность, рост грибков, образование трещин и т.д.

Места образования тепловых мостов:
- сочленение крыши и наружных стен;
- контуры установки оконных коробок и примыкания фрамуг;
- примыкание стен к фундаменту;
- потолок подвала;
- венцы, пояса и перемычки;
- примыкание перекрытий к конструкциям балкона.

Соблюдение четырех правил поможет снизить теплопотери, возникающие из-за тепловых мостов:
1. По возможности не делать отверстия в теплоизоляционной оболочке.
2. Если невозможно избежать отверстий в теплоизоляционном слое, то необходимо в этом месте максимально увеличить сопротивление теплопередаче слоя теплоизоляции.
3. Расположение утеплителя в стыках строительных конструкций должно быть без пустот, т.е. стыки должны быть полностью изолированы.
4. По возможности выбирать грани с тупыми углами (>90°).

Важная деталь, на которую необходимо обращать внимание при проектировании пассивного дома, это распределение функций строительных материалов и конструкций при проектировании. Конструкционные материалы и крепежные элементы должны обеспечивать прочность, утеплители должны обеспечивать тепловую изоляцию, декоративно-отделочные материалы - внешний вид. При таком подходе сократится количество тепловых мостов и увеличится срок службы (долговечность) такого здания.

Паропроницаемость.
В целях повышения энергоэффективности предпочтительны однослойные конструкции стены из щелевых керамзитобетонных блоков толщиной стены от 400мм и ячеистого бетона толщиной стены от 500мм. Подобные конструкции легче контролировать по сравнению с многослойными, в которых никогда не известно, что происходит внутри, например, с утеплителем.

При применении многослойных стеновых конструкций необходимо соблюдать ряд важнейших принципов их функционирования – каждыйследующий слой должен быть более паропроницаемым, чем предыдущий, т.е. штукатурка должна быть наиболее паропроницаемой, иначе образуется конденсат. При этом, чем выше сопротивление паропроницанию наружного штукатурного покрытия, тем глубже по отношению к наружной поверхности стены располагается расчетная плоскость возможной конденсации (точка пересечения кривых распределения максимального и действительного парциальных давлений водяного пара).

До начала работ по наружной отделке стены из ячеистого бетона необходимо высушить до равновесного (принятого при теплотехническом расчете) состояния. Керамзитобетонные блоки, ввиду низкой отпускной влажности, связанной со способом производства – методом сухого вибропрессования, можно штукатурить непосредственно после окончания кладки.

Теплопроводные включения в стенах оболочки.
Швы кладки в ограждающих конструкциях являются теплопроводными включениями. В ряде случаев, при проектировании влияние швов при расчете сопротивления теплопередаче не учитывается, в результате чего фактическое значение теплопередаче не совпадает с расчетным.

Как правило, существуют два вида кладки блоков: на клее и на растворе. Кладка на растворе выполняется на обычном цементно-песчаном растворе с у=1800 кг/м3 толщиной 10±2 мм и на специальном клее с толщиной швов 2±1 мм.

Наличие теплопроводных включений учитывается введением коэффициента теплотехнической однородности r. Чем толще растворный шов и чем выше коэффициент теплопроводности шва, тем меньшим будет коэффициент теплотехнической однородности и, как следствие, меньше сопротивление теплопередаче стеновой конструкции.

Оболочку дома с почти нулевым потреблением энергии следует строить из щелевых керамзитобетонных блоков толщиной стены от 400мм и ячеистого бетона толщиной стены от 500ммна клее с толщиной швов 2 мм. Также необходимо стремиться к уменьшению теплопроводности кладочного материала. На сегодняшний день на рынке присутствуют так называемые теплые клеи, что позволяет при их применении значительно снизить потери тепла через ограждающие конструкции.

Сопротивление теплопередаче конструкций R, м2°С/Вт следует определять с учетом их термической неоднородности.Порядок расчетов приведенного сопротивления на участках с анкерами определяется по пункту 7.1 ТКП 45-3.02-71-2007 и пункту 7.3.6 ТКП 45-3.02-113-2009 с учетом коэффициента термической неоднородности.При применении вентилируемых фасадных систем (ВФС) для утепления оболочки одним из сложных вопросов при проектировании, строительстве и эксплуатации является обеспечение требуемого сопротивления теплопередаче наружных стен из-за возможности возникновения фильтрации воздуха в слое теплоизоляции и особенностей крепления к стене подоблицовочной конструкции и экрана.

Влияние теплопроводных элементов крепления экранов и слоя тепловой изоляции на снижение уровня теплозащиты наружной стены оболочки может достигать 50%.

В строительстве каркасных зданий блоки применяются для устройства поэтажно опертых наружных стен оболочки. Кладку стен опирают на край диска перекрытия (монолитного или сборного).

На теплотехнические показатели таких наружных стен влияют принимаемые технические решения в местах примыкания к элементам каркаса - колоннам и дискам перекрытий.

Расположение колонн в «теле» стен и на краях дисков перекрытий создают зоны с повышенной теплопроводностью. Для исключения тепловых мостов необходимо на стадии проектирования и при принятии технических решений выполнить теплотехнический расчет ограждающих конструкций с учетом теплопроводности элементов каркаса.

Необходимо помнить о том, что деформации каркаса под нагрузкой могут вызвать дефекты и повреждения кладки оболочки. Примеры повреждения кладки наружных стен при различных деформациях элементов каркаса представлены на рисунке 1.

При производстве работ следует обратить внимание на применение непромерзающих перемычек над оконными проемами и уделять особое внимание заполнению и герметизации верхнего стыка примыкания стены к перекрытию по всему периметру каждого этажа.



Характер повреждения кладки наружных стен на глухом участке и с проемами при прогибе края верхнего или обоих дисков перекрытия:
а - развитие трещин по направлениям главных сжимающих напряжений;
6 - развитие трещин при прогибах обоих перекрытий;
в - повреждения кладки вблизи проемов;
1 - элементы каркаса;
2 - кладка наружных стен;
3 - перемычки;
6 - наклонные трещины в теле кладки по траекториям главных сжимающих напряжений;
7 - ступенчатые наклонные трещины продавливания по швам кладки;
8 - нормальные трещины в растянутой зоне по телу кладки;
9 - то же, по швам;
10 - нормальные и наклонные трещины в подоконной зоне.
11 - усадочные трещины, особенно характерные для блоков из ячеистых бетонов

Воздухопроницаемость (герметичность). Заполнение швов стен оболочки.
Наружная оболочка здания должна быть герметичной. Это относится не только к зданиям с почти нулевым потреблением энергии. Благодаря герметичности оболочки могут быть предотвращены нарушения и повреждения строительных конструкций, возникающие при движении теплого воздушного потока с водяными парами изнутри наружу. Продуваемые, негерметичные жилые помещения сегодня не актуальны для потребителя.

Герметичность - основное требование для энергоэффективного строительства. Герметичность нельзя путать с теплоизоляцией. Важнейшее требование герметичности - это хорошая теплоизоляция. Оба этих показателя важны для оболочки здания, но они должны удовлетворять предъявляемым к ним требованиям независимо друг от друга.

Воздухопроницаемость нельзя путать с паропроницаемостью. Даже обычная внутренняя штукатурка (гипсовая, известковая, цементная) является достаточно герметичной, но открыта для диффузии водяного пара.

При недостаточной герметичности наружных ограждающих конструкций становится бессмысленной использование механической приточно-принудительной системы вентиляции, в том числе с рекуперацией тепла принудительно удаляемого из помещения теплого воздуха.

Влажность строительных материалов оболочки.
Рассмотрим применение строительных материалов с учетом их влажности на примере блоков из ячеистого бетона. Фактическая отпускная влажность по массе ячеистобетонных блоков составляет 30-45% (т.е. при приобретении блоков потребитель перевозит несколько тонн ненужной ему влаги).Равновесная влажность, заложенная в строительные нормы, должна составлять 4-5% и наступает через 2-3 года. Следовательно, в первые годы эксплуатации здания теплопроводность блоков значительно превышает расчетные теплотехнические показатели из-за наличия в их составе большого количества влаги.

Соответственно, фактические теплоизоляционные свойства стены оказываются меньше расчетных, а теплопотери - выше, что может повлиять на ожидаемые результаты энергоэффективности дома с почти нулевым потреблением энергии. Скорость высыхания зависит от паропроницаемости использованных отделочных и теплоизоляционных материалов. Идеальное выделение влажности при строительстве путем испарения достигается в случае стены, открытой с обеих сторон для диффузии. Поэтому для конструкций стен из ячеистобетонных блоков особенно важно, чтобы внешняя отделка была с достаточной паропроницаемостью.

В отношении всех конструкций из ячеистого бетона действует принцип, согласно которому они должны иметь возможность сохнуть хотя бы с одной стороны, т.е. чтобы имеющаяся в конструкции или попавшая в нее влага имела постоянную возможность выделяться.Следует отметить, что многолетний зарубежный и отечественный опыт строительства зданий со стенами из ячеисто-бетонных блоков свидетельствует о том, что штукатурные слои должны наноситься после затухания усадки стен, которая длится 0,5 – 1 год. Это увеличивает срок сдачи объекта в эксплуатацию, однако существенно снижает затраты на последующие ремонтно-восстановительные мероприятия.

Графическое изображение зависимости теплопроводности от весовой влажности для ячеистобетонных блоков плотностью 350 и 400 кг/м3 представлено на рисунке 4.



При влажности от 5% до 30% теплопроводность ячеистобетонных блоков может изменяться до 40%.Соответственно, при проектировании системы отопления зданий с наружными ограждающими конструкциями из ячеистобетонных блоков необходимо закладывать 20-30% запаса по мощности отопительного оборудования, фактически расходуемого в течение первых лет эксплуатации здания на удаление избыточной влаги из ячеистобетонных блоков. Всех этих недостатков можно избежать, применяя керамзитобетонные блоки щелевой конструкции, которые благодаря низкой отпускной влажности (около 7%) позволяют существенно экономить и на мощности отопительного оборудования, и на сроках начала производства отделочных работ.В тоже время, относительно газосиликата, необходимо контролировать влажность блоков при поступлении их на стройплощадку, а также не допускать дополнительного замачивания блоков на строительной площадке (выполнение требований ГОСТ 14192), что достаточно проблематично при отсутствии на стройплощадке закрытой зоны хранения стройматериалов.

Оболочка компактного (ширококорпусного) дома.
Большие возможности для повышения энергоэффективности жилых домов дает применение архитектурно-планировочных решений с компактными (ширококорпусными) домами максимальной шириной 20 и более метров. Чем шире здание, тем меньше площадь ограждающих конструкций на 1 м2общей площади, следовательно, ограждающие конструкции используются эффективнее. Удельные затраты энергии на отопление и вентиляцию сокращаются почти в два раза (требование по широкорпусным домам изложено ТКП-2.04-196-2010, п. 4.3).

Уменьшение удельной теплоотдающей поверхности ограждений, т.е. уменьшение модуля F/V (улучшение «компактности» здания), пропорционального удельным теплопотерям Q/V здания (где F и V - наружная, теплоотдающая поверхность и объем здания по наружному контуру соответственно, м2 и м3; Q - расчетные теплопотери здания, Вт).

Для здания в форме параллелепипеда этот модуль можно выразить:
F/V = 2 (1/В +1/Н + 1/L), м-1  (1), где В, L, Н - ширина, длина и высота здания (м).

При увеличении любого из трех геометрических размеров модуль F/V уменьшается по гиперболе. Как видно из графика (рис. 5), при удлинении здания модуль вначале снижается существенно, проявляется как бы «эффект блокирования» зданий (что послужило в ряде случаев причиной строительства зданий большой протяженности), а затем темп снижения уменьшается и модуль асимптотически приближается к постоянной величине, равной 2(1/В+1/Н). В частности, при фиксированной ширине здания 12 м и высоте 40 м снижения модуля после L=100—1 20 м практически не происходит.



Аналогичная закономерность, как видно из выражения (1), наблюдается и при измерении ширины (или высоты) здания. Поэтому ширококорпусные здания (шириной до 18-20 м) предпочтительнее по энергозатратам, хотя увеличение ширины свыше принятых пределов приводит к ослаблению естественной освещенности помещений и может привести к повышенному расходу электроэнергии на освещение.

Требования к оболочке дома с почти нулевым потреблением энергии.
В Европейском союзе установлен ряд обязательных требований для оболочки домов с почти нулевым потреблением энергии:
- для наружных стен, кровли, пола первого этажа и конструкций фундамента - U ≤ 0,15 Вт/м2К (Ro ≥ 6,7 м2 °С/Вт);
- для остекления - Uoct ≤ 0,7 Вт/м2К (Ro ≥ 2 1,4 м2°С/Вт);
- для оконного профиля - Uпроф. ≤ 0,8 Вт/м- К (Ro ≥ 1,25 м2 °C/BT);
- для наружных входных дверей - U ≤ 0,78÷1,4 Вт/м2К (Ro ≤ 0,71÷1,28 м2 °С/Вт);
- приведенный коэффициент теплопередачи окна с учетом монтажа в стену - Uoкнa ≤ 0, 85 Вт/м2К (Ro ≥ 1,2 м2 °С/Вт).

В конструкциях дома должен быть максимально снижен негативный эффект от тепловых мостов. Это влияние можно не учитывать, если линейный коэффициент теплопередачи ψ ≤ 0,01 Вт/мК.

Герметичность оболочки - кратность воздухообмена при разности давлений 50 Па должна составлять n50 < 0,6 ч-1.

В отдельных случаях, в зависимости от климатических условий и компоновки зданий, сопротивление теплопередаче для наружных стен в пассивных домах может варьироваться от 6,5 до 10 м2 °С/Вт.

Ремонтопригодность оболочки.
Ремонтопригодность (maintainability) - свойство объекта, приспособленность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Если не удается запроектировать оболочку из слоев, долговечность которых примерно одинакова, то конструкция такой стены должна предусматривать упрощенную замену материалов или узлов на новые (текущий, средний или капитальный ремонт), т.е. конструкция должна быть ремонтопригодной.

Оболочка обычных и высотных зданий.
Следует обратить внимание на строительство домов башенного типа. Совершенно очевидно, что с точки зрения экономии энергии и ресурсов их следует относить, при сочетании низких температур и большой скорости ветра, к неэнергоэффективным. По данным ОВОК, при равных условиях (объем и площадь здания, суммарная площадь наружных ограждений, коэффициент остекленности), здание башенного типа теряет на 25% больше теплоты через оболочку. К возможным рекомендациям можно отнести: блокировку, ограничение площади остекления фасадов, применение различных уровней тепловой защиты по высоте, и др.

Срок службы зданий (долговечность).
Под долговечностью наружных ограждающих конструкций следует понимать срок их службы с сохранением в требуемых пределах эксплуатационных характеристик в данных климатических условиях при заданном режиме эксплуатации зданий. При этом срок службы отдельных элементов и заполнений ограждающих конструкций должен быть не ниже срока службы всей конструкции, который сильно зависим от морозостойкости материалов ограждающей конструкции. Например, блоки из ячеистого бетона при морозостойкости F50 значительно уступают блока из керамзитобетона, у которых морозостойкость F125 и выше.

Конструкцию наружного ограждения можно считать оптимальной, если долговечность всех функциональных слоев и деталей будет одинакова. В распоряжении проектировщика должна быть информация о долговечности (срок службы) различных материалов при определенных эксплуатационных воздействиях. Сегодня у специалистов вызывает сомнение долговечность ряда теплоизоляционных материалов, роль которых в экономии энергоресурсов очень велика. Дело в том,что определяя экономические последствия их применения в конструкциях стен, принято считать только эксплуатационные затраты.

Если каждые 20-30 лет производить капитальный ремонт стеновых конструкций, то сэкономленные в результате энергосбережения средства будут израсходованы на ремонт, т.е. экономия энергии от применения энерогоэффективных, но не долговечных материалов может стать убыточной. Таким образом, срок службы (долговечность) ограждающих конструкций является систематическим и комплексным критерием их энергоэффективности. Необходимо отметить, что в настоящее время не существует нормативов, определяющих долговечность (срок службы) зданий и сооружений.

Утеплители для оболочки.
Производство включает в себя несколько их видов: минераловатные и стекловолокнистые материалы, строительные пенопласты, теплоизоляционные ячеистые бетоны, материалы на основе вспученного перлита, древесноволокнистые плиты и др. Общий объем производства теплоизоляционных материалов в республике составляет около 2 млн м3, в том числе 1,2 млн м3 минераловатного.

Необходимо увеличить объемы производства теплоизоляционных материалов. Особое внимание следует уделить организации производства стекловаты низких марок (10 – 70 кг/м3), которые крайне необходимы при строительстве пассивных домов. Успешная реализация республиканской программы энергосбережения невозможна без наличия достаточного количества эффективных утеплителей.



Данные таблицы 3 демонстрируют необходимость увеличения объемов производства теплоизоляционных материалов в РБ как минимум в 2 раза. Теплоизоляция является не только средством экономии тепловой энергии, но и средством, позволяющим уменьшить загрязнение воздушной среды. Применение эффективной теплоизоляции опосредовано приводит к сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу при сжигании ископаемого топлива.

Пенополистирол.
Главный недостаток пенополистирола (ППС) -  его слабая изученность как теплоизоляционного материала. ППС обладает очень хорошими теплоизоляционными свойствами, но существует 3 отрицательных свойства, которые часто обсуждаются специалистами: высокий уровень пожарной опасности, недолговечность, экологическая небезопасность. ППС – горючий материал, который при горении имеет высокую токсичность и дымообразующую способность. Пять актов гигиенической экспертизы не подтвердили экологическую небезопасность материала при работе в нормальных, определенных проектом условиях.

Что касается долговечности, то такие исследования в Республике Беларусь не проводились и проверенных данных на сегодняшний день не существует. Из чего можно сделать вывод, что в строительстве применяется не изученный в части долговечности материал, который в отдельных проектах несет высокую теплотехническую нагрузку.

Другие мероприятия.
-  Оптимизация архитектурных форм здания с учетом возможного воздействия ветра.
-  Оптимальное расположение здания относительно солнца, обеспечивающее возможность максимального использования солнечной радиации. Некоторое снижение энергопотребления (2-4%) можно получить, если здание ориентировать наиболее остекленным фасадом на юг и в меньшей степени на север за счет более эффективного использования солнечных притоков. Однако такое расположение в теплый период года потребует дополнительных затрат на охлаждение помещений.    
-  Рекомендуемое процентное размещение окон должно выглядеть так: около 70-80% на южной стороне, 20-30% на восток, до 10% на запад, остекление на север исключено. Для повышения энергоэффективности заполнений оконных проемов Республике Беларусь необходима организация производства энергосберегающего стекла.

И резюмируя - переход на строительство домов с почти нулевым потреблением энергии в Республике Беларусь является экономической необходимостью. Можно много рассуждать о том, что такие дома будут дороже обычных, но следует помнить, что мы говорим о единовременных затратах, которые при отсутствии энергоносителей в Республике Беларусь и высоких темпах роста цен на энергоносители окупятся за короткий срок, а также защитят природу от вредных выбросов включая СО2.


www.Keramzit.by


Еще новости и статьи компании:
Керамзит - будущее дорожного строительства. Зарубежный опыт.
Плесень в домах. Какой стеновой материал безопаснее и почему?
Блоки из арболита - рекламные мифы и нормативная реальность.
Особенности проектирования оболочки здания с почти нулевым потреблением энергии.
Зарубежный опыт применения керамзита в строительстве. Продолжение.
Зарубежный опыт применения керамзита в строительстве.
Теплый дом: какой материал для стен выбрать?
 Строительные решения (в разделе 2627 тем):
Подработки раздела (5):
Модернизация инженерных сетей на объектах ТЭК (Все разделы)
Исполнительная документация кровли ~ 650 м2 (КР)
Оцифровка раздела КЖ Revit (КР)
Здание насосной станции по образцу (КР)
Типовой проект по утеплению зданий для РБ, РФ и Украины.
Узлы и детали тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений с применением минераловатных плит "Белтеп" производства ОАО "Гомельстройматериалы" для стран РБ, РФ и Украины в форматах Autocad и PDF. Важно, что типовой проект новый - 2016 года и согласован с необходимыми инстанциями, т.е. его можно смело привязывать при прохождении госстройэкспертизы.
Конкурс с бюджетом 5000$: Покрытие пола в стиле СМТ.
Компания СМТ-Белмаркет Трейд в год своего 15-летия запускает проект "Покрытие пола в стиле СМТ" – 1-й Белорусский конкурс для архитектурных и проектных организаций с призовым фондом - 10 000 белорусских рублей. Конкурс нацелен на поиск масштабных решений в области применения материалов для промышленных полов компании СМТ-Белмаркет Трейд, кроме того задачей проекта является поддержка архитектурных и проектных коллективов.
Гидроизоляция зданий и сооружений (Минск, 27.09)
Типовой: Система облицовки бетонными блоками "Зигзаг"
Материал, из которого строят всё. А что вы знаете про ЦСП?
Специальный монтаж - надежный подрядчик (ПС,ОП,ОС,ВН,СКУД,СС,АПТ,ПДЗ).
Ищете специалистов для разработки разделов проектной документации?!
8 из 10 сертификатов ИСО 9001 аннулируются... Причины и последствия.
cellspacing="0" cellpadding="3" border="0" > Онлайн 268, всего 153713(+68) пользователей |
Powered by SMF 1.1.11 | SMF © 2006, Simple Machines LLC
Статистика и условия размещения рекламы на Proekt.by