Ошибки проектирования стен с вентилируемыми фасадами (стр. 1 из 2)
Содержание
Введение
Несоответствие стен с вентилируемыми фасадами требованиям СНиП по энергосбережению
Недостаточный учет кривизны стены, на которую осуществляется монтаж фасада
Отсутствие вентиляции воздушного зазора фасада
Неправильное проектирование узлов примыкания оконных блоков
Отсутствие учета воздухопроницаемости стен
Заключение
Список использованной литературы
Вентилируемые фасады
О некоторых теплотехнических ошибках, допускаемых при проектировании вентилируемых фасадов.
Одной из основных предпосылок использования в современном строительстве стеновых ограждающих конструкций с вентилируемыми фасадами является уверенность в их высоких теплозащитных свойствах, которые позволяют достигнуть современных повышенных требований по теплозащите зданий. При этом предполагается, что никаких серьезных теплофизических проблем при применении этих конструкций не возникает.
Накопленный опыт использования вентилируемых фасадов показывает обратное. Снижение теплофизического качества рассматриваемых конструкций объясняется дефектами, которые вызваны ошибками проектирования и монтажа фасадов. Анализу некоторых ошибок, допускаемых при проектировании, посвящен настоящий доклад.
Несоответствие стен с вентилируемыми фасадами требованиям СНиП по энергосбережению
Добиться того, чтобы расчетное значение сопротивления теплопередаче соответствовало требуемому по второму этапу энергосбережения, не всегда удается. Это объясняется тем, что применяемые в рассматриваемых конструкциях металлические кронштейны являются «мостиками холода» и существенно снижают коэффициент теплотехнической однородности. Так, при использовании кронштейнов из алюминия расчетный коэффициент теплотехнической однородности конструкции практически не превышает значения r = 0,7. И это без учета влияния оконных откосов, которые еще более снизят этот коэффициент. В результате для достижения требуемого для климатических условий Москвы значения сопротивления теплопередаче стен жилых зданий R0пр = 3,13 м2•°С/Вт необходим слой минераловатного утеплителя толщиной около 0,20 м. С учетом толщины воздушного зазора 40–60 мм, вылет кронштейна должен составлять не менее 0,25 м, что влечет необходимость его усиления и повышения металлоемкости подконструкции и стоимости фасада.
В связи с этим при проектировании вентилируемых фасадов часто применяют следующий прием. Без всякого обоснования или со ссылкой на сомнительные источники принимают значение коэффициента теплотехнической однородности конструкции равным r = 0,85–0,90, после чего рассчитывают необходимую толщину слоя минераловатной теплоизоляции, которая получается равной 0,10–0,15 м. Такой прием является типичным и имеет место при проектировании многих объектов.
В качестве примера рассмотрим фасад с алюминиевой подконструкцией, использованный при реконструкции одного из общественных зданий в Москве (рис. 1). Кронштейны алюминиевые толщиной 3 мм. Большой кронштейн высотой 160 мм (сечение 4,8 см2). Малый кронштейн высотой 80 мм (сечение 2,4 см2).
Рисунок 1. Реконструируемое здание в Москве с монтируемым фасадом с алюминиевой подконструкцией
Вертикальная направляющая — алюминиевый уголок 40x60 мм, толщиной 1,7 мм. На одну вертикальную направляющую длиной 3,6 м приходится 5 кронштейнов — один большой и четыре малых.
Итого на полосу фасада длиной 3,6 м, шириной 0,6 м (размер облицовочной плитки) приходится 5 кронштейнов общей площадью 4,8 + 2,4 x 4 = 14,4 см2. Средняя площадь кронштейна составляет 14,4/5 = 2,88 см2. Площадь фасада, приходящаяся на одну направляющую, составляет 0,6 x 3,6 = 2,16 м2. Количество кронштейнов на один м2 фасада составляет 5/2,16 = 2,31 шт/м2. Расчетное значение коэффициента теплотехнической однородности, определенное по методике [2], составляет r = 0,6 (без учета оконных откосов и других теплопроводных включений).
Стена, на которую крепится рассматриваемый фасад, представляет собой кладку из ячеистобетонных блоков на цементно-песчаном растворе толщиной 0,20 м. Плотность ячеистого бетона — 600 кг/м3. Согласно [3], расчетное значение коэффициента теплопроводности такой кладки составляет 0,32 Вт/(м•°С).
Условное сопротивление теплопередаче конструкции стены с вентилируемым фасадом, согласно [1], составляет:
Приведенное сопротивление теплопередаче рассматриваемой конструкции стены с вентилируемым фасадом составляет:
Требуемое значение сопротивления теплопередаче стены административного здания составляет 2,68 (м2•°С)/Вт, т. е. даже без учета влияния витражей сопротивление теплопередаче рассматриваемой конструкции стены с вентилируемым фасадом не удовлетворяет требованиям. Между тем, узлы опирания витражей (рис. 2) не выдерживают никакой критики. При монтаже данного фасада следует принять специальные меры, чтобы избежать промерзания этих узлов. Очевидно, что через эти узлы будут осуществляться дополнительные теплопотери.
Таким образом, в рассматриваемом примере решения, принятые на стадии проектирования, не обеспечивают теплозащиты, требуемой вторым этапом «энергосбережения».
Рисунок 2. Опирание витража
Недостаточный учет кривизны стены, на которую осуществляется монтаж фасада
Вентилируемые фасады позволяют «выровнять» искривленную поверхность стены, на которую они монтируются. Эта возможность является одним из достоинств их применения. Вместе с тем, нельзя допускать, чтобы она реализовывалась с ущербом для выполнения вентилируемым фасадом других функций.
При проектировании вентилируемых фасадов стремятся ограничить вылет кронштейнов. Это вызывает:
• частичное расположение направляющих и других элементов подконструкции в слое теплоизоляции;
• расположение гидроветрозащитной пленки не по утеплителю, а по направляющим, что, в свою очередь, еще больше уменьшает ширину воздушного зазора;
• снижение ширины воздушного зазора вплоть до его полного отсутствия (рис. 3).
Рисунок 3. Отсутствие воздушного зазора (вид сверху через раскрытое окно)
Расположение направляющих в слое теплоизоляции (рис. 4), с точки зрения строительной теплофизики, невыгодно тем, что снижает коэффициент теплотехнической однородности.
Рисунок 4. Направляющая в виде алюминиевого уголка «утоплена» в слой минераловатного утеплителя
Температурное поле, соответствующее такому случаю, приведено на рисунке 5. На стене из кирпичной кладки толщиной 25 см закреплены минераловатные плиты толщиной 14 см. Направляющая в виде алюминиевого уголка одной полкой утоплена в слое минеральной ваты. На рисунке 5 приведены изотермы, разность температур между соседними изотермами составляет 4 °С. Видно, что возмущение температурного поля сглаживается в слое утеплителя, однако расположение полки алюминиевого уголка (направляющей) в этом слое приводит к снижению коэффициента теплотехнической однородности до значения r = 0,91 и к соответствующему снижению сопротивления теплопередаче ограждения.
Рисунок 5. Изотермы на участке стены с расположением части направляющей в слое минераловатного утеплителя. Коэффициент теплотехнической однородности r = 0,91
Расположение гидроветрозащитной пленки не по утеплителю, а по направляющим (рис. 6) приводит к затруднению движения воздуха в воздушном зазоре, что препятствует удалению влаги из зазора. Закрепление пленки не по поверхности утеплителя, а на расстоянии от него вызывает ее колебания, что, с одной стороны, может сопровождаться звуковыми эффектами, а с другой стороны, понижает ее долговечность.
Отсутствие воздушного зазора или недостаточная его ширина при некоторых условиях может вызвать скопление влаги и переувлажнение утеплителя (рис. 7). Таким образом, представляется целесообразным установить требования к ограничению кривизны стены, на которой предполагается монтаж вентилируемого фасада.
Рисунок 6. Гидроветрозащитная пленка расположена поверх горизонтальных направляющих
Проектирование фасада нужно осуществлять с учетом фактической кривизны поверхности стены так, чтобы соблюдалась ширина воздушного зазора, определенная из условия влагоудаления.
Рисунок 7. Отсутствие воздушного зазора и влагоперенос через стену привели к скоплению влаги в утеплителе
Отсутствие вентиляции воздушного зазора фасада
На некоторых зданиях применяются фасадные системы, в которых воздушный зазор фактически не вентилируется. К таким фасадным системам относятся, прежде всего, те, в которых отсутствует вход в воздушный зазор и отсутствуют зазоры между элементами облицовки (рис. 8).
Встречаются также решения фасадов, в которых вход в воздушный зазор предусмотрен, но вентиляция в нем затруднена из-за большого сопротивления движению воздуха.
Рисунок 8. Фасадная система с облицовочными элементами из композитного материала с отсутствующими зазорами между облицовочными элементами и с отсутствующим входом в воздушный зазор
Например, на рисунке 9 фрагмент фасада небольшой высоты с облицовочными элементами из композитного материала, зазоры между которыми отсутствуют. Повышенное сопротивление движению воздуха создается горизонтальным участком воздушного зазора.