Вентилируемые стены являются комбинированными конструкциями, составляющими отдельную специфичную группу стеновых ограждений, предназначенных для применения в зданиях с влажным и мокрым режимами эксплуатации. Такие эксплуатационные режимы характерны для ряда цехов предприятий черной и цветной металлургии, пищевой, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности.
Накопленный опыт эксплуатации традиционных однослойных железобетонных и кирпичных стен в зданиях с влажным и мокрым внутренним режимом убедительно свидетельствует о том, что их долговечность практически трудно обеспечить путем устройства пароизоляционного слоя. Влажность материала стены через 4—5 лет эксплуатации близка к пределу насыщения и в несколько раз превышает нормируемую действующими нормативными документами. На быстрое разрушение традиционных стен, наряду с температурно-влажностными факторами существенное влияние оказывает, в частности, конструктивное решение узлов сопряжения окон со стеной, так как попадание стекающего конденсата способствует дополнительному увлажнению ее и увеличению глубины промерзания. Кроме того, расположение нулевой изотермы в толще конструкции обусловливает многократное замораживание и оттаивание материала стены.
Одно из эффективных конструктивных решений стен, обеспечивающих нормальную эксплуатацию их в зданиях с влажным и мокрым режимами, — вентилируемые конструкции с воздушными прослойками. Их можно подразделить на три вида. Наиболее известно решение, когда воздушная прослойка располагается с наружной стороны и образована в результате установки на относе экрана. Менее распространены конструкции, вентилируемые через каналы и щели, расположенные в слое утеплителя, еще менее известны стены, в которых вентиляция материала осуществляется непосредственно через крупнопористую структуру теплоизоляционного слоя.
Вентилируемые стены с экранами из стали, алюминия, асбестоцемента достаточно широко распространены в строительной практике ФРГ, Дании, Голландии, Франции, Швеции, США и других стран. Так, в конструкции металлической стены для помещений с повышенной влажностью воздуха, применяемой в США, наружный лист обшивки установлен с воздушным зазором и в нем предусмотрены пазы для забора наружного воздуха. В ФРГ для вентилируемых стен применяют многослойные бетонные панели, в которых несущий внутренний железобетонный слой соединен с облицовочным наружным слоем гибкими связями с образованием воздушной прослойки.
В конструкции стеновой панели фирмы «Лютц» (ФРГ) предусмотрены вентилируемые каналы в слое теплоизоляции, образующиеся вследствие укладки слоя песка в процессе формования панели. Заслуживает внимания стеновая панель фирмы «Финстрой», вентилируемая через слой керамзитобетона крупнопористой структуры. Панель включает фактурные слои из плотного бетона класса В 25 и средний вентилируемый слой, выполненный из крупнопористого керамзитового гравия фракции 10—20 мм и цементного теста, взятых в соотношении 1:4. При использовании таких стен в помещениях с влажным режимом вентилируемые поверхности панелей защищают эпоксидным составом с сопротивлением паропроницанию не ниже 3,9 м2*ч*Па/мг. Удаление начальной и эксплуатационной влаги из панелей предусмотрено не только порами слоя утеплителя, но и через трубки, заложенные в горизонтальных швах и полостях под парапетом. Вертикальные швы между панелями надежно изолируются, и их вентиляция осуществляется через трубки в горизонтальных швах. Опыт эксплуатации таких стен в России на Светогорском целлюлозно-бумажном комбинате подтверждает надежность работы их в условиях высокой влажности внутреннего воздуха. Однако используемый для теплоизоляционного слоя высокоэффективный керамзитовый гравий — высокодефицитный материал.
В России получили применение вентилируемые стены с легким экраном из металлических профилированных и асбестоцементных плоских или волнистых листов, устанавливаемых на небольшом расстоянии от основного конструкционного слоя стены с образованием вентилируемой воздушной прослойки. Применение в таких конструкциях стен дополнительного слоя эффективной теплоизоляции, в качестве которой могут быть использованы полу-жесткие и жесткие минераловатные плиты, маты из стеклянного или штапельного волокна, позволяет обеспечить надежную эксплуатацию стенового ограждения не только в условиях нового строительства, но и при реконструкции предприятия без остановки его производства.
Конструктивные решения вентилируемых стен (ЦНИИПромзданий) включают несущую железобетонную или керамзито-бетонную панель, слой эффективной теплоизоляции из минераловатных плит плотностью 150 кг/м3 и экран из стального профилированного листа (рис. 16). Минераловатные плиты крепят к панели с помощью уголков-коротышей, приваренных к закладным деталям, и дополнительно фиксируют вязальной проволокой. Экран навешивают и крепят к уголкам-коротышам после монтажа таких комплексных панелей. Для конструкций, эксплуатирующихся при температуре наружного воздуха до -25 °С, экран устанавливают вплотную к утеплителю, а при более низких температурах — на относе не менее 40 мм. Такие стены применены в зданиях картонных фабрик в гг. Набережные Челны, Рубежанске и на ряде других объектов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.
При экране из асбестоцементных волнистых листов их навешивают таким образом, чтобы они перекрывали по высоте два ряда панелей и имели горизонтальную нахлестку 100 мм. Асбестоцементные плоские листы крепят к деревянной обрешетке. Вертикальные и горизонтальные стыки выполняют внахлестку или встык с использованием нащельника.
Трудоемкость устройства вентилируемых стен с экраном примерно в 1,7 раза выше, чем традиционных из керамзитобетонных панелей, однако при этом эксплуатационные и приведенные затраты сокращаются в 2—2,5 раза и существенно возрастает надежность и долговечность стен. Эксплуатационная надежность вентилируемых конструкций стен подтверждается исследованиями, проведенными в нашей стране и за рубежом. Так, испытания, выполненные Институтом строительной физики совместно с ЦНИИПромзданий, показали, что наличие вентилируемой воздушной прослойки в стене из керамзитобетонных панелей благотворно сказывается на ее влажностном режиме, о чем свидетельствует более низкое влагосодержание материала, чем у стены без воздушной прослойки. В стенах с экраном со временем сказывается осушающее действие вентилируемой прослойки, благодаря чему достаточно быстро стабилизируется их влажностный режим. Влажностное состояние таких стен существенно зависит от их конструктивного решения. Наибольший эффект достигается в стенах с дополнительным слоем эффективной теплоизоляции, применение которого позволяет повысить температуру внутренней поверхности ограждения выше значения температуры «точки росы» и вывести нулевую «изотерму» из толщи конструкции.
При этом необходимо учитывать структуру материала утеплителя. Если использование минераловатного утеплителя, обладающего способностью свободно пропускать через материал пары влаги, позволяет осуществлять сушку стенового ограждения, то такие утеплители, как пенополистирол, перлитопластобетон, имеющие структуру с замкнутыми порами, наоборот, способствуют накоплению влаги в стене.
При проектировании вентилируемых стен требуемое сопротивление теплопередаче R0тр рассчитывают по сечению на уровне входа в воздушную прослойку. Требуемое термическое сопротивление слоя эффективного утеплителя Rут находят из выражения
При этом принятая толщина слоя эффективного утеплителя должна быть не менее величины, найденной из условия, при котором температура на границе утеплителя с конструкционным слоем не будет ниже -5 °C
Конструкционный слой стены должен иметь сопротивление паропроницанию не менее 2 м2*ч*Па/мг, при этом отношение коэффициентов паропроницания материалов утеплителя и конструкционного слоя должно быть не менее 3:1.
Существенное значение для условий влагопоглощения и теплопередачи в вентилируемых стенах имеет аэродинамика воздушных потоков в прослойке. Движение воздуха в ней происходит под действием гравитационного и ветрового давления:
Гравитационное давление определяется по формуле
Ветровое давление
Скорость воздуха в воздушной прослойке вычисляют по формуле
Для надежной вентиляции воздушной прослойки минимально допустимая скорость воздуха в ней не должна быть ниже 0,2 м/с. В противном случае следует понизить сопротивление на входе и выходе, например, за счет увеличения размеров отверстий. Требуемую толщину воздушной прослойки в вентилируемых стенах высотой от 10 до 20 м можно определять по графикам (рис. 17). Для промежуточных значений температуры наружного воздуха величину воздушной прослойки устанавливают по интерполяции.
- Стены из асбестоцементных и цементно-стружечных панелей
- Металлические конструкции стен
- Панельные стены из эффективного кирпича и бетона
- Конструкции неутепленных стен
- Совершенствование противопожарных норм проектирования зданий
- Совершенствование теплотехнических норм проектирования зданий
- Оптимальная площадь окон
- Оптимальный уровень теплоизоляции в стенах и покрытиях
- Пути экономии энергозатрат в зданиях
- Унификация ограждающих конструкций