При проектировании и строительстве жилых зданий необходимо обеспечить надлежащую теплозащитную способность их наружных ограждающих конструкций. С учётом вышесказанного конструктивные решения наружных ограждений (однородных и неоднородных) и толщины их слоёв определяют с учётом температурного перепада между наружным и внутренним воздухом и теплозащитных характеристик материала слоёв ограждения. Вопросы расчёта ограждающих конструкций на теплопередачу, теплоустойчивость, образование конденсата, воздухо- и паропроницаемость изучаются в дисциплине «Строительная физика», а ниже будут рассмотрены некоторые варианты конструктивных решений ограждающих конструкций с позиций обеспечения их теплозащитных свойств и паропроницания.
30.2. Приёмы обеспечения теплозащиты и влажностного режима наружных ограждающих конструкций
Основными наружными ограждающими конструкциями, обеспечивающими теплозащиту зданий, являются стены и покрытия. Повышение теплозащиты стен достигается или увеличением их толщины или введением в конструкцию стен утепляющих слоёв из теплоизоляционных материалов. Увеличение толщины однородных стен из плотных материалов неэффективно из-за необходимой большой их толщины и соответственно массы. Слоистые несущие и самонесущие стены более экономичны и могут быть кирпично-бетонными, кирпичными с термовкладышами, с воздушной прослойкой, с утепляющей гипсовой или легкобетонной плитой (см. п. 18.3), а также могут состоять из внутреннего несущего слоя из прочных материалов, утепляющего слоя их эффективных теплоизоляционных материалов, воздушной прослойки, наружного слоя для защиты от внешних атмосферных воздействий и отделки фасада. Примером такого конструктивного решения является стена, состоящая из внутреннего кирпичного слоя толщиной 250 или 380 мм, утепляющего слоя из пенополистирола толщиной 100 мм, воздушной прослойки в 40 мм и наружного защитно-декоративного слоя толщиной 120 мм из лицевого кирпича (рис. 30.1). Вместо пенополистирола в качестве утеплителя могут применяться минераловатные или стекловолокнистые плиты, хотя стоимость этих материалов значительно выше стоимости пенополистирола.
Рис. 30.1. Трёхслойная кирпичная стена с воздуш-ной прослойкой; 1 – венти-лируемая воздушная прослойка; 2 – утеплитель; 3 – ветрозащита; 4 – обли-цовка лицевым кирпичом; 5 – гибкие связи с фиксато-рами; 6 – штукатурка; 7 – несущий кирпичный слой
В домах высотой до 3-х этажей несущие и самонесущие стены могут устраивать однослойными из легкобетонных (ячеистобетонных или газосиликатных) блоков при толщине стен 400–500 мм (рис. 30.2) или многослойными с эффективным утеплителем и защитно-декоративным слоем (рис. 30.3.1 и рис. 30.3.2).
Рис. 30.2. Стена из
легкобетонных блоков
с утеплением
Рис. 30.3.1. Трёхслойная стена из блоков и облицовкой коло-тым кирпичом: 1 – вентили-руемая воздушная прослойка; 2 – утеплитель; 3 – облицовка колотым кирпичом; 4 – гиб-кие связи с фиксаторами; 5 – кладка из блоков; 6 – штукатурка
Рис. 30.3.2. Вариант трёхслой-ной стены из легкобетонных блоков с утеплителем, ветро-защитой и облицовкой коло-тым кирпичом: 1 – вентили-руемая воздушная прослойка; 2 – утеплитель; 3 – ветрозащита; 4 – облицовка колотым кирпи-чом; 5 – гибкие связи с фиксато-ром; 6 – кладка из блоков; 7 – штукатурка
В процессе эксплуатации жилых домов в результате диффузии водяных паров через наружные ограждающие конструкции в холодное время года возможно образование конденсата в толще последних. При этом в однородном ограждении плоскость возможной конденсации располагается примерно в 1/3 толщины ограждения от наружной поверхности, а в слоистых ограждениях – за утепляющим слоем или в утеплителе, т. е. в слоистых ограждениях утеплитель целесообразно размещать ближе к наружной поверхности.
При увлажнении ограждающей конструкции, в том числе и за счёт диффузии водяного пара, снижается её теплозащитная способность, а при низкой наружной температуре возможно образование и замерзание конденсата в толще ограждения перед наружным защитно-отдельным слоем и отслаивание этого слоя от стены. Сказанное выше в первую очередь касается ограждений, примыкающих к влажным помещениям, к которым в жилых домах относятся кухни и санитарно-технические помещения.
В жилых помещениях квартир в отопительный период относительная влажность воздуха не превышает нормальную (φв = 50–60 %) и в наружных однослойных и многослойных ограждающих конструкциях, примыкающих к этим помещениям, не требуется устройства дополнительной пароизоляции. В ограждениях, примыкающих к помещениям с повышенной влажностью (φв > 60 %), рекомендуется устраивать дополнительную пароизоляцию, например, ограждения с внутренней стороны можно покрыть пароизоляцией в виде масляных или эмалевых красок, лаков либо облицевать керамической плиткой. А в конструкции чердачных, надподвальных и нижних перекрытий необходимо ввести пароизоляцию, защищающую утеплитель от увлажнения (см. п. 21.8).
К тому же в помещениях с повышенной влажностью внутреннего воздуха предусматривается вытяжная вентиляция с помощью внутристенных или приставных вентиляционных каналов, вентиляционных блоков, панелей или шахт (см. п. 28.2). В совмещённых покрытиях для защиты утеплителя от увлажнения устраивают в утеплителе вентиляционные каналы, сообщающиеся с наружным воздухом (см. п. 22.6) или устанавливают аэраторы (см. п. 22.8).
Если внутренние слои наружных ограждающих конструкций не обеспечивают требуемое сопротивление паропроницанию для защиты утеплителя от увлажнения, то кроме перечисленных выше приёмов пароизоляции возможно устройство вентилируемых фасадов и крыш. Для этого между утеплителем и наружным защитно-отделочным слоем устраивают вентилируемую воздушную прослойку, в которой воздух движется снизу вверх вследствие естественной тяги (гравитационного подсоса) и в результате воздухообмена происходит удаление влаги из утеплителя. В вентилируемую прослойку воздух поступает снизу из приточных отверстий, располагаемых на уровне цоколя (для стен и крыши) или на уровне карниза (для крыши). Водяные пары выходят через вытяжные устройства, располагаемые в верхней части вентилируемой конструкции: на уровне карниза для стены и в коньке или фронтоне крыши – для совместно вентилируемых стены и крыши или одной крыши (см. рис. 22.18.2; 28.3; 28.4; 28.5; 30.3.1; 30.3.2; 30.4; 30.5 и 30.6).
В качестве утеплителя в вентилируемых конструкциях могут применяться пенополистирольные, минераловатные или стекловолокнистые плиты, которые крепят к несущему слою стен с помощью специальных приспособлений (анкеров-дюбелей, металлических столиков, клея и др.), а в качестве защитно-отдельных слоёв (облицовки) могут применяться кладка толщиной 120 мм из лицевого камня, полимербетонные или цементно-волокнистые плиты размером 600х600; 600х1200; 1200х2700 и 1200х3000 мм и толщиной 6–12 мм, а также керамическая плитка, размером 600х600 мм и толщиной 10–12 мм и другие элементы, например, полимерметаллические плиты.
Рис. 30.4. Вариант соединения вентилируемой скатной крыши с вентилируемой трёхслойной кирпичной стеной (мансардный этаж)
Рис. 30.5. Вариант соединения вентилируемых скатной крыши и блочной слоистой стены (мансардный этаж)
Рис. 30.6. Вариант верха двускатной вентилируемой «тёплой» крыши с черепичной кровлей (мансардный этаж)
Отделочный слой из кирпичной кладки опирают на специальные поэтажные плиты с отверстиями для вентиляции, а облицовочные плиты крепят с помощью винтов-саморезов или специальных зацепных приспособлений к металлическим элементам в виде уголков или швеллеров, устанавливаемых вертикально и в свою очередь прикрепляемых к несущему слою стены (рис. 30.7).
Разрез по 1 – 1
Рис. 30.7. Вариант устройства вентилируемой системы фасада: 1 – облицовка; 2 – вентили-руемая прослойка; 3 – теплоизоляционный слой; 4 – стена здания; 5 – анкерные устройства; 6 – самонарезающийся винт; 7 – шпилька крепёжная; 8 – опорный столик; 9 – профиль металлический; 10 – силиконовая мастика; 11 –ветрозащитная плёнка
Кроме минеральных материалов в качестве облицовки могут применяться металлические листы-панели, толщиной 1–6 мм с защитным покрытием.
Дома с вентилируемыми фасадами имеют привлекательный внешний вид, но устройство вентилируемых фасадов существенно удорожает строительство, к тому же оно трудоёмко и особенно металлоёмко. Надёжность и долговечность таких конструктивных решений утепления и влагоудаления в условиях Беларуси пока недостаточно изучена. По предварительным данным её долговечность составляет 15–25 лет, что не соответствует принципу, согласно которому основные несущие и ограждающие конструкции зданий должны иметь приблизительно одинаковые сроки технической службы для сокращения капитальных и текущих ремонтов.