Особенности расчета сопротивления теплопередаче утепленных снаружи стен фасада

Повышение требований к теплозащите зданий привело к распространению слоистых конструкций наружных стен с применением наружного утепления, в частности, фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой или совмещенных систем.

Зачастую при проектировании расчет сопротивления теплопередаче таких конструкций производится простым сложением термических сопротивлений несущего и утепляющего слоев и сопротивлений теплоотдаче наружной и внутренней поверхностей. В рекламных проспектах фасадных систем, утеплителей приводятся сопротивления теплопередаче участков стены данной конструкции без учета теплопроводных включений. Однако, например, фасадная конструкция с вентилируемой прослойкой состоит из элементов, различающихся по своим теплотехническим характеристикам в 10–5000 раз. Другой источник теплотехнической неоднородности – элементы наружных стен: углы, простенки, пилоны лоджий, примыкания внутренних стен, железобетонные конструкции.

Отсутствие учета теплопотерь через теплопроводные включения наружных стен может привести к неточностям при составлении раздела «Отопление и вентиляция» рабочего проекта здания. В расчете отопительных приборов ошибочно может быть принято сопротивление теплопередаче R_w глухого однородного участка или осредненное значение R_w по фасаду. Как показал опыт наших расчетов фрагментов фасадов, сопротивление теплопередаче различных участков может различаться в 1,1–1,5 раза от теплотехнически однородного.

В литературе появляется информация о влиянии некоторых элементов фасадных систем на коэффициент теплотехнической однородности r [1, 2]. Однако эти данные пригодны для использования для конкретных материалов и систем, и их невозможно распространить на все случаи.

Определение сопротивления теплопередаче фасада значительно упрощается применением расчета объемных температурных полей с применением ПК. Искомое R_w определяется по формуле

R_w=n (t_int-t_ext) A/Q,

где п – коэффициент, принимаемый по табл.6 СНиП 23–02–2003;

t_int – расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха, ⁰С;

А – площадь ограждающей конструкции (фрагмента), м²;

Q – суммарный тепловой поток через конструкцию (фрагмент) площадью А, Вт, определяемый на основе расчета температурного поля на ЭВМ.

Расчетом на ПК объемных стационарных температурных полей с применением программного комплекса «Alfa 3D» установлено, что на приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента утепленного снаружи фасада влияет форма стен, откосы проемов, примыкания пилонов лоджий. На рис. 1 приведен пример фрагмента фасада – углового участка с проемами. Толщина несущей части кирпичной стены составляет 510 мм, утеплителя с λ=0,03 Вт/(м^{2 0}С) –  100 мм Расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха приняты 21⁰С и -40⁰С соответственно.

Рис. 1 –  Фрагмент фасада – расчетный участок наружной стены

Рис. 2 – Изолинии расчетного участка

Как видно из рис. 2, влияние откоса и угла прослеживается по всей высоте наружной стены. Даже при утепленной наружной поверхности, на поверхности внутреннего откоса изолинии ниже 10,6⁰С, что говорит о вероятности выпадения конденсата при t_ext=-40⁰С и отсутствии стояка системы отопления в углу. В результате сопротивление теплопередаче фрагмента R_w= 2,89  м^{2 0}С/Вт, что на 29% ниже R_w= 4,11 м^{2 0}С/Вт глухого участка. Влияние отдельных элементов утепленных снаружи стен фасада стены указанной конструкции приведено в таблице.

Таблица

Как видно, в особо тщательной проработке конструкции утепления нуждаются откосы проемов и наружные углы зданий.

Подробный анализ конструктивных решений наружных ограждающих конструкций с теплотехнической точки зрения должен содержать раздел проекта «Энергоэффективность».

Кроме энергетического паспорта здания, логичным завершением этого раздела должен быть план этажа с указанием расчетного сопротивления теплопередаче наружных стен по отдельно взятым помещениям.

ЛИТЕРАТУРА

1.  В.Г. Гагарин, В.В. Козлов, Е.Ю. Цыкановский. Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным зазором // АВОК, 2004, № 2 – С. 20–25, № 3 – С. 20–26.

2.  Рекомендации по проектированию навесных фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором для нового строительства и реконструкции зданий. М.: Москомархитектура, 2002.