Сравнительный анализ современных энергоэффективных ограждающих конструкций

Наибольший вклад в формирование энергоэффективности зданий вносят ограждающие конструкции. При этом значительные теплопотери происходят через стены зданий, с увеличением потерь по мере повышения общей этажности. Соответственно, исследования направленные на систематизацию представлений о современных ограждающих конструкциях являются актуальными.

Наружные стены зданий могут быть выполнены в однослойном и многослойном вариантах. Современные материалы однослойных стен должны отвечать требованиям теплопроводности, коррелирующей с показателем плотности, которая не должна быть выше 600 кг/м3. Таким требованиям отвечают современные бетоны, например, полистиролбетоны и ячеистые бетоны. Однако каждый материал наряду с достоинствами обладает некоторыми недостатками.

Так, при плотности полистиролбетона до 350 кг/м3 и отвечающих СНиП коэффициентах теплопроводности, такой бетон имеет недостаточную прочность – до 1,2 МПа (подходит для ненесущих стен) и низкую морозостойкость, что ограничивает его применение в регионах с суровым климатом и требует кирпичной облицовки фасадов. Кроме того, необходимо учитывать высокую стоимость полистиролбетонных гранул и высокое энергопотребление вспенивателя полистирола.

Ячеистый бетон отличается лучшей прочностью, плотностью, морозостойкостью, теплопроводностью, усадкой и водопоглощением. Однако его свойства сильно дифференцированы от технологических параметров производства, где нарушения стабильности технологии (превышение плотности выше 400 кг/м3) могут, с одной стороны, привести к меньшей теплопроводности, а с другой, к значительному снижению прочности и морозостойкости. Как показывает практика проектирования, такой бетон эффективно применять для несущих стен зданий высотой до 5 этажей и в ненесущих наружных стенах многоэтажных зданий, в сочетании с облицовкой кирпичом и утеплителем [1].

Использование традиционных материалов для обеспечения нормативных показателей по сопротивлению теплопередаче (кирпич, керамзитобетон, арболит, керамические блоки, пенобетон) требует существенного утолщения стен. Проблема использования одного вида конструктивного материала стен привела к возникновению многослойных строительных систем, отвечающих требованиям теплозащиты, прочности, экономичности и долговечности.

Необходимость выполнения норм и правил строительной документации обусловила расширение объемов строительства с использованием многослойных (сэндвич) блоков для повышения энергоэффективности зданий. Такие блоки состоят из внутреннего несущего слоя, утеплителя, и внешнего слоя, запирающего утеплитель (сохраняющего прохладу летом и тепло зимой), выполняющего также несущую функцию и служащего основой для наружного отделочного покрытия. Пример энергоэффективного блока показан на рисунке 1.

Пенополистирол

Керамзитобетон

Рисунок 1 - Пример энергоэффективного блока [2]

Использование многослойных теплоэффективных блоков снижает затраты на поддержание комфортных влажно-климатических режимов в здании; стены такого здания в 2,5 раза легче, а расход связующего раствора в 20 раз ниже, чем у кирпичного здания; наружная декоративная часть выполнена из долговечного, водоотталкивающего и прочного материала; затраты на возведение фундамента сокращаются на 60%, повышается скорость строительных работ; не требуется утепление наружной облицовки, которая может иметь различные дизайнерские и цветовые решения [3].

В энергоэффективном домостроении популярность набирает возведение вентилируемых фасадов (рисунок 2), например, типа Краспан. Наружные гранитные панели таких конструкций защищают от осадков и ветра; при повреждении устраняются заменой отдельных панелей; отличаются устойчивостью красителя и простотой монтажа. В качестве теплоизоляционных слоев применяются - минеральная вата, пенополиэтилен, базальтовые и стекловолоконные плиты и т.д.

Рисунок 2 - Пример конструкции вентилируемых фасадов [4]

Таким образом, наибольший вклад в формирование энергоэффективности зданий вносят ограждающие конструкции. Приведенный анализ современных материалов и конструкций стен зданий позволяет не только повысить их энергоэффективность, но и снизить затраты на возведение, повысить экологичность и комфортность влажно - теплового режима в помещениях. Следует учитывать, что инновационные энергоэффективные здания должны включать повышение теплозащиты как стеновых, так и оконных, цокольных и чердачных конструкций. Соответственно, комплексные решения по повышению энергоэффективности зданий являются перспективными для дальнейших исследований.