Влажностный режим наружных стен из ячеистобетонных блоков

В настоящее время в Республике Беларусь приоритетным направлением в строительстве является энергосбережение, одним из путей достижения которого является снижение тепловой энергии на отопление зданий и сооружений.

Изменением № 1 к ТКП 45–2.04–43–2006, утвержденным приказом Минстройархитектуры Беларуси от 29 декабря 2008 года, установлены новые нормативные значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий, в том числе для жилых и общественных зданий приняты следующие значения: наружные стены – Rт. н. = 3,2 (м²•⁰С)/Вт, совмещенные покрытия, чердачные перекрытия и перекрытия над проездами – Rт. н. = 6,0 (м²•⁰С)/Вт, перекрытия над неотапливаемыми подвалами и техническими подпольями – Rт. н. = 2,5 (м²•⁰С)/Вт, заполнения световых проемов – Rт. н. = 1,0 (м²•⁰С)/Вт.

Указанные в изменении № 1 значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий должны применяться при проектировании с 1 июля 2009 года и обеспечиваться при вновь начинаемом строительстве (реконструкции, модернизации) с 1 января 2010 года.

Для обеспечения нормативных величин сопротивления теплопередаче наружных стен зданий основным проектным решением стало увеличение толщины теплоизоляционного (конструкционно-теплоизоляционного) слоя ограждающих конструкций. В то же время известно, что при увеличении сопротивления теплопередаче наружных стен по «глади» возрастает сток теплоты через теплопроводные включения, откосы проемов, стыки с плитами перекрытий и покрытий.

Расчеты приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен с уровнем теплозащиты по «глади» R >> 3,2 м2•0С/Вт указали на существенное влияние теплопроводных включений. В ряде случаев достижение приведенного сопротивления теплопередаче RТ.Пр = 3,2 м2•0С/Вт подбором толщин теплоизоляционного (конструктивно-теплоизоляционного) материала оказалось вообще невозможным.

Влажностный режим наружных стен из ячеистобетонных блоков

Одним из способов увеличения теплозащитных характеристик наружных стен зданий является улучшение их влажностного режима. В настоящее время конструктивными решениями наружных стен из ячеистобетонных блоков возможно исключить зону конденсации водяного пара в толще при расчетных температурах наружного и внутреннего воздуха. В то же время в Республике Беларусь используются конструкции наружных стен с различными облицовками и штукатурками с низкими коэффициентами паропроницаемости без проверки их влажностного режима. При этом влажностный режим конструкций может значительно отличаться, кроме того отличаться будут и коэффициенты теплопроводности кладок из ячеистого бетона.

В общем случае принимаемые расчетные массовые отношения влаги в материалах являются искомой величиной в зависимости от конструктивного решения стен.

Рассмотрим влажностный режим двух конструкций наружных стен жилых зданий для климатических условий Минска.

Стена 1. Наружная стена выполнена кладкой из ячеистобетонных блоков (ρ = 400 кг/м³) на клеевом растворе толщиной δ = 500 мм с наружной штукатуркой полимерцементным раствором (δ = 8 мм, µ = 0,02 мг/(м•ч•Па)) и внутренней известково‑песчаной штукатуркой толщиной δ =10 мм.

Анализ влажностного режима стены № 1 помесячно показал, что с ноября по март в толще стены имеется зона конденсации. Определение массовых влажностей материалов стены № 1 выполнено методом последовательного увлажнения. Начальные теплофизические характеристики материалов, принятые в расчетах, приведены в таблице 1.

Температура внутреннего воздуха в осенний, зимний и весенний периоды года принята постоянная и равная t_в = +20 ⁰С, относительная влажность – ϕ = 55 %.

Температура внутреннего воздуха в летний период года принята равной t_в = +22 ⁰С, относительная влажность – ϕ = 60 %.

Параметры наружного воздуха приняты по СНБ 2.04.02–2000.

Результаты расчетов показали, что стена № 1 выходит на квазистационарный влажностный режим на второй год эксплуатации. Средние влажности ячеистого бетона помесячно приведены в таблице 2.

Результаты показали, что, несмотря на систематическую конденсацию водяного пара в толще стены в зимние месяцы, накопления влаги за многолетний период в толще ячеистого бетона не происходит.

Наибольшая средняя влажность слоя ячеистого бетона наблюдается в конце февраля и составляет W ≈ 10,3 по массе, что значительно выше величины расчетного массового отношения для условий эксплуатации «Б» W_б = 5 % по ТКП 45–2.04–43–2006. Минимальный уровень теплозащиты по «глади» стены (таблица 3) приходится на конец февраля; сопротивление теплопередаче на данный период составляет R_т = 3,33 м²•⁰С/Вт, что более чем на 20 % ниже принятой величины для исходных условий и более чем на 15 % ниже величины, рассчитанной по ТКП 45–2.04–43–2006 как для условий эксплуатации «Б».

Следует отметить, что в ряде случаев при строительстве стен из ячеистобетонных блоков с наружными и внутренними штукатурными слоями проектировщиками используется понятие «однослойная» стена и ее влажностный режим согласно ТКП 45–2.04–43–2006 не определяется, принимая для дальнейших расчетов заниженные коэффициенты теплопроводности материала.

Стена 2. Стена выполнена кладкой из ячеистобетонных блоков (ρ = 600 кг/м³) на кле­евом растворе толщиной 400 мм с наружной вентилируемой фасадной системой, утеплителем – плитами минераловатными на основе базальтового волокна (ρ = 135 кг/м³) толщиной 120 мм и внутренней известково‑­песчаной штукатуркой толщиной 10 мм.

Массовые влажности материалов стены № 2, соответствующие относительной влажности воздуха в их порах, приведены в таблице 4.

Влажность слоя ячеистого бетона в среднем составила W ≈ 3,2 % по массе, что меньше расчетного массового отношения влаги, приведенного в ТКП 45–2.04–43–2006 для условий эксплуатации «А».

Результаты расчетов показали, что влажностный режим наружных стен, в том числе и из ячеистобетонных блоков, в первую очередь зависит от их конструктивного решения и в значительно меньшей степени – от условий эксплуатации ограждающих конструкций, приведенных в ТКП 45–2.04–43–2006.

Заключение

При проектировании наружных стен с повышенным уровнем теплозащиты необходимо в полной мере использовать теплозащитные характеристики строительных материалов, в том числе и ячеистого бетона, а также минимизировать влияние теплопроводных включений.

Конструктивными решениями наружных стен возможна эксплуатация материалов в области сорбционного увлажнения, при этом их расчетные величины коэффициентов теплопроводности должны соответствовать их массовым влажностям. Необходимо для принятой в первом приближении конструкции наружной стены производить расчет ее влажностного режима с определением средних массовых влажностей слоев, корректировкой принятых коэффициентов теплопроводности и, при необходимости, толщин слоев материалов.

По материалам доклада А. Б. Крутилина, зав. сектором теплофизических исследований РУП «Институт БелНИИС»