Главная > Статьи > Расчет вентилируемых фасадов: теплотехнические ошибки




Расчет вентилируемых фасадов: теплотехнические ошибки

Просмотров: 5447

Вентилируемые фасадыНе секрет, что ограждающие конструкции, при монтаже которых применяется технология вентилируемый фасад, сегодня имеют большую популярность в современном отечественном строительстве: согласно распространенному мнению, система вентилируемых фасадов обладает высокими теплозащитными характеристиками, что позволяет максимально эффективно производить теплозащиту зданий и сооружений различного назначения. Как правило, монтаж, устройство вентилируемых фасадов осуществляется по единой технологии, которая гарантирует использование конструкций данного типа без каких-либо серьезных проблем в плане обеспечения теплофизических эксплуатационных характеристик. Но так ли это? Огромный опыт применения в строительстве систем вентилируемых фасадов доказывает обратное: нередко система вентилируемых фасадов обладает низкими теплофизическими характеристиками. Примечательно, что снижение нормативных теплозащитных показателей конструкций в основном происходит из-за ошибок, которые были допущены еще на стадиях проектирования и проведения монтажно-строительных работ.

Система вентилируемых фасадов: несоответствие нормативам энергосбережения

Технология вентилируемый фасад не всегда позволяет добиться соответствия расчетного значения сопротивления передаче тепла параметрам 2-й стадии энергосбережения. Объясняется данный факт следующим образом: система вентилируемых фасадов включает, в том числе, и металлические кронштейны, которые заметно снижают теплофизические характеристики всей конструкции. Например, если система вентилируемых фасадов предполагает эксплуатацию алюминиевых кронштейнов, то расчетный коэффициент теплотехнической однородности, как правило, составляет не выше r = 0,7. Показательно, что данное значение рассчитывалось без учета влияния, которое оказывают другие элементы конструкции: устройство вентилируемых фасадов предполагает монтаж оконных откосов, которые не в меньшей степени снижают коэффициент теплотехнической однородности. Таким образом, для того, чтобы с точки зрения сбережения тепла система вентилируемых фасадов соответствовала оптимальным параметрам для эксплуатации в климатических условиях европейской части России (R0пр = 3,13 м2°С/Вт), в конструкции рекомендуется использовать специальный минераловатный утеплитель. Как показывают расчеты, толщина теплоизолятора должна составлять порядка 20 см. Кроме этого, если учитывать толщину воздушной <подушки> (около 5 см.), следует изменить и параметры вылета кронштейна (оптимальный вылет кронштейна - порядка 250 см.). Последнее обстоятельство предполагает внесение определенных корректив не только в устройство вентилируемых фасадов, но и в стоимость фасада:  увеличение параметров вылета кронштейна требует эффективного усиления кронштейна, заметного повышения металлоемкости подконструкции, а это, в свою очередь, несомненно, способствует тому, что на вентилируемые фасады цена изменится не в меньшую сторону.

Во многом по этой причине специалисты, производящие проектирование и устройство вентилируемых фасадов, нередко применяют на практике следующую методику: при расчетах принимают за исходное значение величину коэффициента теплотехнической однородности системы r = 0,85-0,90. Крайне показательно, что данное значение коэффициента часто приводится проектировщиками без какого-либо технического обоснования. На основании сомнительного условия рассчитывается и оптимальный объем  теплоизоляционного слоя. В среднем, толщина минераловатной изоляции обычно составляет 10-15 см. Примечательно, что такая методика имеет широкое распространение и применяется практически во всех случаях, когда необходимо рассчитать устройство вентилируемых фасадов для различных типов зданий и сооружений.     

В качестве показательного примераВ качестве показательного примера возможно рассмотреть использование такой конструкции, как система вентилируемых фасадов при реконструкции одного из гражданских строений столицы (рис.1). Подсистема для вентилируемых фасадов данного здания состоит из следующих конструктивных элементов: большие алюминиевые кронштейны (толщина 3 мм, сечение 4,8 см2, высота 160 мм.), малые кронштейны (толщина 3 мм., сечение 2,4 см2, высота 80 мм), алюминиевая вертикальная направляющая, изготовленная в виде уголка (толщина 1,7 мм, размеры 40х60 мм). Длина направляющей составляет 3,6 м, что позволяет смонтировать четыре малых и один большой кронштейн. Согласно рисунку, на одну фасадную полосу устанавливается пять кронштейнов, общая площадь которых 14,4 см2. Средняя площадь одного кронштейна - 2,88 см2. Приходящаяся на одну направляющую, площадь такой конструкции, как система вентилируемых фасадов составила 2,16 м2. Таким образом, общее число кронштейнов на один квадратный метр фасада - 2,31 шт. Расчетное значение коэффициента теплотехнической однородности r=0,6 (при проведении расчета не учитывались оконные откосы и прочие теплопроводящие элементы конструкции).

Ограждающая конструкция, к которой прикреплена данная система вентилируемых фасадов, изготовлена из ячеисто-бетонных блоков. Соединение блоков производилось при помощи цементно-песчаного раствора. Толщина раствора - 20 см. Плотность ячеистого бетона - 600 кг/м3. Расчетное значение коэффициента теплопроводности кладки данного типа - 0,32 Вт/(м°С).

Условное сопротивление теплопередаче конструкции стены с вентилируемым фасадом, согласно [1], составляет:

Приведенное сопротивление теплопередаче рассматриваемой конструкции стены с вентилируемым фасадом составляет:

Искомое значение сопротивления теплопередаче стены рассматриваемого объекта, на стене которого установлена система вентилируемых фасадов, составляет 2,68 (м2°С)/Вт. Таким образом, сопротивление теплопередаче данной конструкции не соответствует требованиям (1). Примечательно, что расчет производился без учета влияния витражей: опорные узлы оконных блоков абсолютно не соответствуют минимальным требованиям теплозащиты. Во многом по этой причине в данном конкретном случае при проведении таких работ, как устройство вентилируемых фасадов, монтаж вентфасадов, необходимо применять актуальные решения для предотвращения возможного промерзания архитектурных элементов стены.

Как показывает результат анализа данного объектаКак показывает результат анализа данного объекта, при проведении таких работ, как проектирование и расчет вентилируемых фасадов, устройство вентилируемых фасадов были допущены серьезные ошибки: применяемая технология вентилируемый фасад при эксплуатации не обеспечивает должного уровня тепловой защиты.


 

Устройство вентилируемых фасадов: недостаточный учет кривизны несущих стен

Согласно наблюдениям за эксплуатацией таких конструкций, как система вентилируемых фасадов, вентилируемые фасады зданий позволяют обеспечить выравнивание несущих стен. К слову, данная функциональная особенность входит в число преимуществ фасадных систем навесного типа. Однако, проводя монтаж вентфасадов, устройство вентилируемых фасадов, расчет вентилируемых фасадов, всегда необходимо учитывать возможность реализации данного функционала без какого-либо ущерба для других технических параметров.

Как правило, проводя такие работы, как проектирование и расчет вентилируемых фасадов, специалисты стремятся минимизировать вылет кронштейна конструкции.

Такой подход вызывает следующие проблемы:

- некоторая часть направляющих и других комплектующих, входящих в состав такой конструкции, как подсистема для вентилируемых фасадов располагаются в теплоизоляционном слое.  

- ветрозащитная пленка располагается не по слою теплоизоляции, а по направляющим, что, несомненно, провоцирует уменьшение ширины промежутка для вентиляции.

- изменяются размеры вентиляционного слоя (вплоть до полного отсутствия, рис. 3).

Система вентилируемых фасадовРисунок 3.

Система вентилируемых фасадов, смонтированная без вентиляционного слоя (вид сверху через раскрытое окно)



 

В тех случаях, когда система вентилируемых фасадов устроена таким образом, что направляющие располагаются в слое утеплителя (рис. 4), заметно снижаются теплотехнические параметры всей конструкции.

Система вентилируемых навесных фасадовРисунок 4.

Система вентилируемых навесных фасадов. Направляющая (алюминиевый уголок) располагается в слое минераловатного теплоизолятора


 
Температурное поле, соответствующее подобной технологической ошибке, приведено на рис. 5. На кирпичной стене (толщина 25 см) прикреплены минераловатные плиты (толщина 14 см). Направляющая (алюминиевый уголок) с одной стороны находится в слое теплоизолятора. На рис. 5 приведены изотермы, разность температур между соседними изотермами составляет 4 °С. Очевидно, что температурный дисбаланс выравнивается в слое теплоизолятора, однако такой монтаж вентфасадов снижает коэффициент теплотехнической однородности до значения r = 0,91 и сопротивления теплопередаче ограждения до соответствующего уровня.

Изотермы на участке стеныРисунок 5.

Система вентилируемых фасадов. Изотермы на участке стены с расположением одной стороны направляющей в слое теплоизоляционного материала. Коэффициент теплотехнической однородности r = 0,91




 
Проектирование и устройство вентилируемых фасадов с технологическим нарушениям расположения ветрозащитной пленки затрудняет внутреннюю вентиляцию в системе, что, несомненно, снижает функциональные возможности конструкции в плане удаления влаги различного происхождения (рис. 6). Более того, фиксация ветрозащитной пленки на расстоянии от теплоизоляционного материала провоцирует появление внутри такой конструкции, как система вентилируемых фасадов различных шумовых эффектов, снижает продолжительность эксплуатации как самой пленки, так и теплоизолятора.

Ветрозащитная пленкаРисунок 6.

Система вентилируемых фасадов. Ветрозащитная пленка зафиксирована на расстоянии от утеплителя.



 

Уменьшение размеров или полное отсутствие пространства для вентиляции проявляется в виде скопления влаги и, соответственно, переувлажнения теплоизоляционного слоя (рис. 7). Во многом по этой причине, представляется целесообразным разработать специальные требования к ограничению искривления стен, на которые предполагается монтаж таких конструкций, как система вентилируемых фасадов. Кроме этого, проектирование и расчет вентилируемых фасадов необходимо производить с учетом фактических неровностей стеновой поверхности.

Фасад без промежутка для вентиляцииРисунок 7.

Система вентилируемых фасадов без технологического промежутка для вентиляции.



 

 

Устройство вентилируемых фасадов: отсутствие вентиляционного слоя

Нередко при проведении таких работ, как монтаж навесных фасадов, устройство вентилируемых фасадов специалисты отступают от технологии (технология вентилируемый фасад) и проектируют конструкции, в которых промежуток для вентиляции присутствует, но фактически не задействован с функциональной точки зрения. Как правило, подобная система вентилируемых фасадов вообще не имеет входных  отверстий для вентиляции, либо такие вентилируемые фасады зданий не имеют функциональных зазоров между облицовочными плитами или панелями.

Часто можно встретить и такое технологическое решение: система вентилируемых фасадов спроектирована по оптимальной технологии, имеет промежуток для вентиляции, но сама вентиляция внутри конструкции происходит с затруднениями из-за большого сопротивления воздушным потокам.

Фасад из композитного материалаРисунок 8.

Система вентилируемых фасадов, облицованная элементами из композитного материала, но не имеющая зазоров между плитами облицовки и входа в вентиляционный слой.   



 

Яркий пример приведен на рис. 9:  на фотографии представлена система вентилируемых фасадов, облицованная элементами из композитного материала, но не имеющая зазоров  между плитами облицовки и входа в вентиляционный слой. Повышенное сопротивление воздушным потокам в такой конструкции создается горизонтальным участком вентиляционного промежутка. В случае эксплуатации подобной системы влага, попадающая в промежуток для вентиляции из помещений вследствие влагопереноса через стену и слой утеплителя, фактически не покидает пределов конструкции и, скапливаясь в вентиляционном промежутке, оказывает увлажняющее воздействие на теплоизолятор. Как результат эксплуатации такой конструкции - заметное снижение теплозащитных характеристик теплоизоляции, уменьшение срока службы утеплителя.

Композитный материал без зазоров  

Рисунок 9.

Система вентилируемых фасадов, облицованная элементами из композитного материала, но не имеющая зазоров между плитами облицовки и горизонтальным участком вентиляционного промежутка. 



 




Примечательно, что в качестве обоснования эксплуатации таких конструкций, как система вентилируемых фасадов без функциональной вентиляции, специалисты нередко ссылаются на практический опыт зарубежных коллег (подобные вентилируемые фасады зданий активно применяются в Турции, Италии и других странах с умеренным климатом). К сожалению, производя проектирование и расчет вентилируемых фасадов без фактической вентиляции, специалисты не учитывают отечественные климатические условия: в России действуют совершенно иные стандарты теплозащиты зданий и сооружений. По сути, теплозащитные свойства такой конструкции, как система вентилируемых фасадов в России актуальны преимущественно в зимний период: в это время года температура и влажность воздуха в помещениях традиционно ниже, чем на улице. В более теплых западных странах данный принцип влагопереноса не действует: большинство европейских зданий и сооружений оснащено климатическими системами. Во многом по этой причине апеллировать к технологиям, применяемым западными специалистами по меньшей мере не целесообразно: система вентилируемых фасадов должна эффективно вентилироваться.

Расчет вентилируемых фасадов: ошибки при проектировании стыковых узлов оконных блоков

При производстве таких работ, как проектирование и расчет вентилируемых фасадов нередко возникают ошибки, связанные с проектированием стыковых узлов оконных блоков: специалисты часто устанавливают по контуру оконных блоков металлические элементы, которые снижают теплозащиту здания.  Для предупреждения подобных ошибок рекомендуется производить не только расчет, но и анализ температурных полей: эта мера позволит избежать промерзания функциональных элементов.

подготовка к фасадной системеРисунок 10.

Стена здания, подготовленная для монтажа такой конструкции, как система  вентилируемых фасадов. Оконные проемы здания обрамлены швеллерами из стали.  




 

Рисунок 10 является яркой иллюстрацией грубой ошибки, допущенной при производстве таких работ, как проектирование и расчет вентилированных фасадов. На рисунке 11 представлена менее распространенная ошибка: оконные проема здания обрамлены утепленным стальным профилем. Если система навесных вентилируемых фасадов на рис.10 может промерзнуть и потерять часть функционала, то система вентилируемых фасадов на рис. 11 будет функционировать с заметной потерей теплотехнических характеристик. Примечательно, что проектирование и устройство вентилируемых фасадов, представленных в каждом из примеров, осуществлялось без расчета теплотехнических свойств стыковых узлов оконных блоков

монтаж оконного блока

 
Рисунок 11.

Система вентилируемых фасадов. Монтаж оконного блока производился с обрамлением по откосу утепленным стальным профилем.

 





Технология вентилируемый фасад: расчет без учета воздухопроницаемости стен

При проектировании и расчете внешних стен зданий, оснащенных такой конструкцией, как система вентилируемых фасадов редко обращается внимание на характеристики  воздухопроницаемости стен. Данная проблема имеет актуальность по той причине, что теплоизоляционный материал обладает повышенной воздухопроницаемостью, а в верхней части здания может присутствовать значительная эксфильтрация воздуха, обусловленная перепадом давлений за счет теплового напора. В холодных погодных условиях воздух, включающий водяной пар, фильтруется из помещения сквозь конструкцию стены и теплоизоляционный слой в промежуток, предназначенный для вентиляции. В рамках данного физического процесса водяной пар конденсируется в теплоизоляции, увлажняя утеплитель. Во многом по этой причине в большинстве случаев стены, предназначенные для крепления такой конструкции, как система навесных фасадов, система вентилируемых фасадов, изготавливаются из кирпича или ячеистобетонных блоков. Как правило, сопротивление воздухопроницанию стен с кирпичной или ячеистобетонной кладкой минимально и не превышает 18 м2Па/кг.  

Технология расчета сопротивления воздухопроницанию стены, требуемого для ограничения эксфильтрации, имеется в [5]. Его величина определяется перепадом давлений, а также сопротивлением паропроницанию стены и параметрами вентиляционного слоя.

Примечательно, что сопротивление может быть большим и обеспечивается соответствующей облицовкой стеновой поверхности с внутренней стороны. Особенно существенные значения данной характеристики должны быть обеспечены для стен верхних этажей высоток. Например, для столичного здания, высота которого 200 метров, в зимнее время искомое сопротивление воздухопроницанию составляет 2 450 м2Па/кг. Для сравнения, сопротивление воздухопроницанию слоя штукатурки цементно-песчаным раствором по каменной или кирпичной кладке толщиной 15 мм составляет 373 м2Па/кг [1]). В этом случае рекомендуется снижение требуемого сопротивления воздухопроницанию путем внесения изменений в такую конструкцию, как система вентилируемых фасадов.

Расчет вентилируемых фасадов: выводы

Система вентилируемых фасадов - сложная технологическая конструкция, в состав которой входят элементы, изготовленные из материалов, имеющих различные технические характеристики. Безусловно, проектирование и расчет вентилируемых фасадов трудно осуществлять практически без ошибок, однако в ряде случаев недочеты и упущения могут иметь последствия серьезного характера. В статье были рассмотрены некоторые из ошибок, часто допускаемых при вычислении теплофизических характеристик таких конструкций, как вентилируемые фасады зданий и сооружений.

К сожалению, в таких сферах, как устройство вентилируемых фасадов, монтаж вентфасадов существуют не только ошибки в области теплофизики: система вентилируемых фасадов должна проектироваться с учетом степени прочности, устойчивости к воздействию коррозии и т.п. Эффективное решение подобных задач не только позволяет повысить функциональные характеристики таких конструкций, как система вентилируемых фасадов, система навесных фасадов, но и продлить эксплуатационный срок службы материалов и комплектующих. Во многом по этой причине проектирование и расчет вентилируемых фасадов - работы, которые предполагают комплексный подход: проектирование и расчет вентилируемых фасадов, устройство вентилируемых фасадов рекомендуется производить с учетом всех аспектов технологии.    

Наиболее эффективным способом повысить уровень технической культуры в таких сферах и областях знаний, как устройство вентилируемых фасадов, навесные вентилируемые фасады, материалы для проведения фасадных работ, технология вентилируемый фасад и т.п. вполне могла бы стать разработка ряда нормативно-технической документации. К сожалению, действующий <Закон о техническом регулировании> и реорганизация Госстроя РФ не предполагает эффективное решение существующих проблем.

Однако, ряд актуальных задач, рассматриваемых в данной статье, вполне можно решить уже сегодня: пути решения существуют. Так, для повышения параметров надежности таких конструкций, как система вентилируемых фасадов существенное значение имеет получение соответствующего Технического свидетельства. Выдачу данного документа производит Федеральный научно-технический центр сертификации в строительстве.

Примечательно, что подготовка Технического свидетельства осуществляется очень тщательно: система вентилируемых фасадов проходит комплексную экспертизу. Кроме этого, на основании данных, указанных в техническом свидетельстве, возможно производить проектирование и расчет вентилируемых фасадов, устройство вентилируемых фасадов конкретных зданий и сооружений. Наличие Технического свидетельства делает более простым и контроль качества производства строительно-монтажных работ, осуществляемый ИГАСНом. Экспертизу таких конструкций, как система вентилируемых фасадов, вентилируемые фасады зданий и сооружений в Москве проводит специализированный центр "Энлаком". Комплекс данных мер, несомненно, способствует более четкой организации таких работ, как проектирование и расчет вентилируемых фасадов, устройство вентилируемых фасадов, монтаж навесных фасадов.

Автор: Фасадные системы (ООО)

Лучшие компании этого раздела
Последние статьи

Нет комментариев

Оставьте свой комментарий!

Внимание: действует премодерация комментариев!

* -поля, обязательные для заполнения.

Ваше имя*
Текст комментария*
Текст на картинке*
Строительная информация г. Кирова
Новости
Скидки
Акции
Статьи
Kirovsp43-ru.gif

Декабрь (Кристалл-Электро)
Акции и Скидки города:
  На товары магазинов
  На услуги компаний
  По недвижимости (первичный рынок)
Идеи для дома:
 
Дизайн помещений  
  Идеи для мебели
  Варианты декора

Обучение специалистов:
  Начальное профессиональное
  Среднее профессиональное
  Высшее профессиональное
  Повышение квалификации
  Дополнительное образование
История застройки города:
 
Хронология застройки
  Архитектура города
  Исторические статьи
  Архитектура города
Недвижимость (новостройки):
  Квартиры в новостройках
  Коттеджные поселки
 
Карта новостроек
  Карта поселков
Строительные новости:

  Новости города и области
  Федеральные новости
  Новости тех регулирования
  Новости компаний города
Разное:
 
Калькуляторы ремонта 
  Интерактивная карта  
  Строительные термины  
  Тематические статьи

 




 

Администрация не несет ответственность за достоверность рекламных материалов, размещенных на сервере, а так же за актуальность цен и контактной информации компаний - абонентов.
Любое испльзование материалов Кировского строительного портала Kirovsp43.ru допускается только при наличии прямой сылки.