 |
Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Строительство и жилищно-коммунальный комплекс: Энергоэффективность. Инвестиции. Инновации»
Ярославль, 14-15 сентября 2011 г.
Повышение энергоэффективности зданий благодаря устранению критических мостиков холода и непрерывной изоляции выступающих строительных конструкций. Schoeck Isokorb как эталон энергоэффективности. Применение инновационных инженерных решений в творениях современных зодчих
Егорова Татьяна Сергеевна, региональный директор по Восточной Европе и России компании Schoeck Bauteile GmbH (Шёкк Баутайле ГмбХ) (Германия, г. Баден-Баден)
Как велико призвание - прокладывать путь для непонятных истин и для новых мужественных идей. - Генрик Ибсен –
Мостики холода - это локальные участки в оболочке здания, в которых наблюдается повышенная теплоотдача. Существует 2 вида мостиков холода: геометрические, которые определяются архитектурно-конструктивными особенностями, и материальные, обусловленные различной теплопроводностью строительных элементов.
Балкон как мостик холода
Неизолированные выступающие строительные конструкции
В неизолированных выступающих строительных конструкциях, таких как железобетонные балконы или стальные балки, вследствие взаимодействия геометрических мостиков холода (ребра охлаждения выступающего элемента) и мостиков холода, обусловленных используемым для его создания материалом (контакт области теплоизоляции с железобетоном или сталью), происходит сильная утечка тепла. Поэтому выступающие конструкции являются критическими мостиками холода в изоляции оболочки зданий. Вследствие отсутствия изоляции на выступающих конструкциях происходят значительные потери тепла и существенное падение температуры поверхности. Это приводит к резкому повышению расходов на отопление и возрастанию риска образования грибковой плесени в месте стыка с выступающим элементом.
Температура “точки росы”
Температура “точки росы” помещения - это такая температура, при которой содержащаяся в воздухе помещения влага не может больше удерживаться в нем и выделяется в форме капель воды. Относительная влажность воздуха составляет в этом случае 100%.
Слои воздуха помещения, имеющие непосредственный контакт с более холодными поверхностями строительных элементов, охлаждаются сильнее других - до температуры поверхности. Если минимальная температура поверхности в области мостика холода ниже температуры “точки росы”, то температура воздуха непосредственно в этом месте также будет ниже температуры “точки росы”. В результате этого влага, содержащаяся в этом слое воздуха, выделяется в виде конденсата на холодной поверхности.
Температура “точки росы” зависит только от температуры воздуха и влажности воздуха (см. рис.1). Чем выше влажность воздуха и чем выше температура воздуха, тем выше температура “точки росы”, т.е. тем быстрее на холодных поверхностях образуется конденсат.
Рис.1: Зависимость температуры “точки росы” от влажности воздуха и температуры в помещении
Как правило, температура воздуха во внутренних помещениях в среднем составляет 20,0°C при относительной влажности воздуха примерно 50%. Это дает в итоге температуру “точки росы” 9,3°C. В помещениях с повышенной влажностью, например, в ванных комнатах, влажность достигает 60% и больше. Соответственно выше и температура “точки росы”, а также возрастает риск образования конденсата. Таким образом, температура “точки росы” при влажности воздуха помещения 60% составляет уже 12,0°C (см. рис.1). По крутизне характеристики на рисунке 1 хорошо видна сильная зависимость температуры “точки росы” от влажности воздуха помещения: уже небольшое повышение влажности воздуха приводит к существенному повышению температуры “точки росы”. Этим обусловлено отчетливое повышение риска образования конденсата на холодных поверхностях строительных конструкций.
Температура образования плесени
Влажность на поверхности строительных конструкций, при которой наблюдается рост плесени, составляет 80%. Т.е. плесень образуется на холодных поверхностях строительных конструкций в том случае, если температура поверхности строительных конструкций не ниже температуры, при которой в прилегающем слое воздуха влажность составляет 80%. Температура, при которой это происходит, называется „температурой образования плесени“ .
Рост плесневого грибка начинается, таким образом, уже при температурах выше “точки росы”. Для климата помещения 20°C / 50% температура образования плесени составляет 12,6°C (см. рис.2), т.е. она выше на 3,3°C температуры “точки росы”. Поэтому для предотвращения повреждения зданий (образование плесени) температура роста плесени важнее, чем температура “точки росы”. Недостаточно, чтобы внутренние поверхности были теплее, чем температура “точки росы”: температура поверхности должна быть еще и выше температуры образования плесени!
Рис.2: Зависимость температуры образования плесени от влажности воздуха и температуры в помещении
Краткие промежуточные выводы: последствия возникновения мостиков холода
В области мостика холода повышенная потеря тепла приводит к снижению температуры внутренней поверхности. Как только температура поверхности падает ниже так называемой “температуры роста плесени” , плесневый грибок начинает интенсивно размножаться. Если температура поверхности опускается ниже температуры “точки росы” , то влага, находящаяся в воздухе помещения, конденсируется на холодных поверхностях.
Споры плесневого грибка вызывают аллергию и другие заболевания, например: синусит, ринит, астму. При длительном ежедневном воздействии существует высокий риск перерастания аллергической реакции в хроническое заболевание.
Кратко резюмируя, наличие мостиков холода приводит к следующим последствиям:
- опасность образования и распространения плесени;
- опасность для здоровья (аллергии и т.п.);
- опасность образования конденсата;
- повышенный расход энергии, затрачиваемой на отопление.
Решение проблемы: Эффективная теплоизоляция с помощью Schock Isokorb®
Система Schock Isokorb® благодаря своей оптимальной, с точки зрения теплотехники и статики, конструкции (минимизация сечения арматуры при оптимальной несущей способности с использованием высокоэффективных теплоизоляционных материалов), обеспечивает эффективную изоляцию выступающих конструкций.
Ниже на примере элемента Schock Isokorb® тип К мы представляем систему Schock Isokorb®, служащую одновременно несущим и теплоизоляционным элементом.
Цель применения и компоненты элементов Schock Isokorb® тип K
Элемент Schock Isokorb® тип K является закладным узлом для стыковки железобетонных балконных плит с железобетонными перекрытиями. Он одновременно жестко соединяет конструкции и обеспечивает эффективную термоизоляцию, термически отсекая балкон от теплового контура здания. Бетон с высокой и арматура с еще более высокой теплопроводностью заменяются в области действия нагрузок элементом, состоящим из изоляционного материала Neopor® (является зарегистрированной торговой маркой фирмы BASF) и нержавеющей стали, обладающей, в сравнении с обычной арматурной сталью, очень низкой теплопроводностью. Кроме того, структура элемента содержит усовершенствованные опорные элементы из высокопрочного фибробетона.
Рис.3: Элемент Schock Isokorb® тип K
Расчетная модель при интеграции элемента Schock Isokorb® тип K
Несущая способность и передача усилий в месте сопряжения наружной и внутренней плиты перекрытия определяется на основании общеизвестных методов, основанных на модели ферменной аналогии.
Рис.4: Ферменная модель с элементом Schock Isokorb® тип K
Внешние воздействия воспринимаются отдельно взятыми компонентами системы Schock Isokorb®
- Арматура в растянутом и опорные элементы (или HTE-модули) в сжатом поясе служат для восприятия изгибающего момента.
- Поперечная сила воспринимается арматурой, проходящей под углом через изоляционное тело, в направлении подкоса. Арматура подвергается растягивающим усилиям.
Рис.5: Расчетная модель элемента Schock Isokorb® тип K
Данные по снижению теплопроводности: система Schock Isokorb® для железобетонных балконов
В области стыка балкона элемент Schock Isokorb® отсекает железобетонную панель, которая в ином случае проходит насквозь. Бетон с высокой и железобетон с еще более высокой теплопроводностью заменяются в области действия нагрузок элементом, состоящим из изоляционного материала Neopor® (является зарегистрированной торговой маркой фирмы BASF) и высококачественной нержавеющей стали, обладающей, в сравнении с обычной арматурной сталью, очень низкой теплопроводностью. Кроме того, структура элемента содержит усовершенствованные опорные элементы из высокопрочного мелкозернистого бетона (см. таблицу 1). Благодаря применению элемента Schock Isokorb® тип К50 в сравнении с панелями со сплошным бетонированием обеспечивается снижение теплопроводности примерно на 94% (см. рис.6).
Таблица 1: Сравнение теплопроводности различных материалов балконного стыка
Система Schock Isokorb® для балконов из стальных конструкций
В области стыка стальной несущей конструкции арматурная сталь с очень плохой теплоизоляционной способностью заменяется, благодаря использованию элемента Schock Isokorb®, теплоизоляцией и нержавеющей сталью, обладающей теплопроводностью почти в 4 раза ниже, чем арматурная (см. таблицу 1). Например, применение элемента Schock Isokorb® тип КS14 обеспечивает снижение теплопроводности примерно на 94% в сравнении с неизолированным стыком (см. рис.6).
Система Schock Isokorb® для стыковки стальных несущих конструкций
В области стыка стальной несущей конструкции арматурная сталь с очень хорошей теплопроводностью заменяется изоляционным материалом и конструкцией из нержавеющей стали, обладающей, в сравнении с арматурной, очень низкой теплопроводностью (см. таблицу 1). Можно отметить, что применение, в частности, элемента Schock Isokorb® тип КST16 обеспечивает снижение теплопроводности примерно на 90% в сравнении со стальной неразрезной балкой (см. рис.6).
Рис.6: Сравнение значений эквивалентной теплопроводности различных вариантов балконов
Позволим себе кратко напомнить суть понятий эквивалентной теплопроводности и меры эффективности всей выступающей конструкции.
Эквивалентная теплопроводность
Эквивалентная теплопроводность - это общая теплопроводность элемента Isokorb®, усредненная по отношению к площади использованного материала, которая характеризует теплоизоляционные свойства стыка балкона и перекрытия. Она позволяет сравнить различные соединения (при условии одинаковой толщины изоляционного материала). Чем ниже эквивалентная теплопроводность, тем выше теплоизоляционные качества стыка. Т.к. эквивалентная теплопроводность зависит от размера поверхности используемых материалов, то она зависит от уровня несущей способности Schock Isokorb®.
По сравнению с неизолированным соединением, использование Schock Isokorb® типов K, KS и KST позволяет достичь (для стандартного уровня несущей способности) уменьшения теплопроводности в зоне соединения примерно на 90% - 94%.
Параметры мостиков холода при использовании Schock Isokorb®
Ниже приведены параметры мостиков холода для наиболее распространенных конструкций и различных типов Schock Isokorb® - см. таблицу 2. Соответствующие конструкции изображены на рис. 7a, 8a и 9a. Для конструкций, отличных от приведенных, параметры мостиков холода будут иными.
Таблица 2: Параметры мостиков холода для различных ограждающих конструкций с использованием Schock Isokorb®
Применение инновационных решений в творениях современных зодчих.
На протяжении многих десятилетий продукция компании Schock прочно ассоциируется с инновационными решениями в строительной сфере. Она является неотъемлемой частью мира современной архитектуры и культуры возведения зданий.
Мы хотели бы представить Вам один из многочисленных российских проектов, авторы которых положились на новые идеи и интегрировали элементы, которым доверяют архитекторы, проектировщики и строители во всем мире.
Проект, о котором пойдет речь, воплощает собой решение непростой задачи, стоявшей перед архитекторами и проектировщиками: разработать такую концепцию комплекса, которая стала бы доминантой, вписалась бы в существующую застройку и вобрала бы в себя самые современные технологии. Именно так в Западном округе Москвы появился жилой дом «Изумруд» категории «бизнес-класс». Балконы интенсивно изумрудного цвета, подчеркивающие минималистические тенденции, определяют характер здания – современное, изящное и удивительно прозрачное. Цельный балконный фасад, взмывающий в небо, подчеркивает динамичность строения.
На 22 этажах комплекса расположились 99 квартир площадью от 85м2 до 270м2. В каждой из них, начиная от небольших апартаментов и заканчивая пентхаусами класса люкс, жизненное пространство не ограничивается стенами. С балконов открывается прекрасный вид на Филевский парк и парк Победы. Небо, воздух и пространство.
Для претворения в жизнь идеи архитектора: обрамить тело здания невидимой защитной оболочкой, потребовалось найти специальное инженерное решение, которое позволило бы соединить в себе филигранность балконов, надежность крепления и высокие показатели в области теплоизоляции. Специально для проекта «Изумруд» были подобраны и рассчитаны несущие теплоизоляционные элементы Schock Isokorb (Шёкк Изокорб) типов K, K-HV, O и D. Они применялись для термической изоляции балконных плит (тип К) и консольных выносов (тип О), на которые опирается кирпичная кладка. Для реализации архитектурных замыслов, когда балкон и линия перекрытия располагаются на разных уровнях, были интегрированы стандартные для таких случаев элементы типов K-HV, K-BH. А в тех случаях, когда тепловой контур здания смещается вовнутрь, возникают дополнительные сложности, так как мы имеем дело с положительным изгибающим моментом, здесь идеально подходит Schock Isokorb тип D.
На выполнение теплового барьера по периметру дома уходило в среднем от 2 до 3 часов в зависимости от сложности конструкции фасада. По оценкам строителей, экономия рабочего времени на этапе возведения монолита составила более месяца, что привело к значительному удешевлению процесса.
Рис.10. Проект «Изумруд»
Пилотный проект: возведение первого энергоэффективного здания в Москве.
Осознавая важность проблематики энергоэффективности Правительство Москвы обращает особое внимание на развитие этого направления. В этой связи хотелось бы напомнить о соответствующем Постановлении 900-ПП «О повышении энергетической эффективности жилых, социальных и общественно-деловых зданий в городе Москве и внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 9 июня 2009 г. N 536-ПП». Это Постановление регламентирует ЦЕЛЕВЫЕ УДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЪЕКТОВ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В ГОРОДЕ МОСКВЕ НА 2010-2014 ГГ. И НА ПЕРСПЕКТИВУ ДО 2020 ГОДА, причем нужно отметить, что нормируемое значение удельного потребления энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование, горячее водоснабжение, освещение и эксплуатацию общедомового инженерного оборудования в многоквартирных жилых домах, устанавливаемое с 2016 года составляет 130 кВтч/кв.м в год. На нынешний момент эта цифра равна 160 кВтч/кв.м в год.
Очевидно, что без внедрения современных инженерных решений, изоляционных материалов и применения современных концепций возведения зданий достижение таких показателей невозможно. Постановление однозначно указывает на необходимость применение технических решений по повышению теплотехнической однородности наружных ограждающих конструкций. Одним из непосредственных результатов претворения в жизнь этого документа стала работа над созданием пилотных проектов по возведению действительно энергоэффективных зданий.
Нам особенно приятно отметить, что в таком значимом проекте на стадии проектирования уже рассчитаны и заложены элементы Schock Isokorb, которые призваны отсечь разнообразные балконы и лоджии от основного теплового контура здания. Schock Isokorb, как эталон энергоэффективности, несомненно внесет свой значимый вклад в дело повышения качества жилищного строительства России.
Рис. 7a: Соединение балконной плиты с использованием Schock Isokorb® тип K30-CV30 для системы с теплоизоляцией
Рис. 7b: Линии теплового потока для соединения 7a
Рис. 8a: Соединение стальной балки HEA 140 с использованием Schock Isokorb® тип KS14 для системы с теплоизоляцией
Рис. 8b: Изотермы для соединения 8a
Рис. 9a: Соединение стальной балки HEA 200 с использованием Schock Isokorb® тип KST16
Рис. 9b: Изотермы для соединения 9a
Примечание: полная версия тезисов докладов конференции будет направлена по запросу.
Как мы делаем выгодным участие в выставке?
|
|
|
