Фасадів будівель

 

Для зниження енергоспоживання житлових будинків необхідно здійснити цілий комплекс інженерно-технічних заходів, що включають розробку раціонального об’ємно-планувального рішення будинку, використання енергоефективного інженерного обладнання будівлі, обов’язкове регулювання надходження тепла в будинок, використання нетрадиційних систем енергозабезпечення житлових будинків, а також підвищення теплового захисту будівель. Введення цілого комплексу енергозберігаючих заходів дозволить за експертними оцінками скоротити енерговитрати в житловому секторі в 2...2, 5 рази.

У комплексі енергозберігаючих заходів, особлива увага приділяється підвищенню теплового захисту будівель. Застосування ефективних зовнішніх огороджувальних конструкцій і скорочення тепловтрат у вузлах сполучень з іншими конструкціями дозволить знизити енергоспоживання будівель на 20...30%. Зниження до мінімуму тепловтрат через стіни будинків дає змогу на 30% і більше зменшити витрати на опалення й, отже, знизити викиди в атмосферу продуктів горіння, що дуже важливо в сучасній непростій екологічній ситуації.

Основна тенденція розвитку конструкцій теплоізоляції будинків – широке використання фасадної теплоізоляції. В Україні введений системний комплекс нормативних документів з встановлення вимог до проектування, улаштування та експлуатації конструкцій фасадної теплоізоляції – ДБН В.2.6-33: 2008, ДСТУ Б В.2.6-34: 2008, ДСТУ Б В.2.6-35: 2008, ДСТУ Б В.2.6-36: 2008. За цим напрямком нормування та стандартизації Україна випередила інші країни.

В той же час, необхідно на якісно новому рівні забезпечити збільшення будівництва будинків на основі панельних стін заводського виготовлення. Сучасні технології та технічні рішення дозволяють досягати необхідних теплоізоляційних та експлуатаційних показників панельних стінових конструкцій з одночасною індустріалізацією їх виготовлення та монтажу.

Для малоповерхового будівництва потрібний подальший розвиток технології виготовлення будинків повної заводської готовності. Також потребує удосконалення нормативна база з вимог до металевих панелей стінових та дахових з ефективними теплоізоляційними матеріалами.

Забезпечення показників енергоефективності потребує змін в конструктивних рішеннях теплоізоляційної оболонки житлових та громадських будинків. Забезпечення теплотехнічних показників огороджувальних конструкцій можливо тільки при використанні ефективних теплоізоляційних матеріалів. Конструкції зовнішніх стін, теплотехнічні показники яких є визначальними в тепловому балансі житлових багатоповерхових будинків складаються з кількох шарів, які виконують теплоізоляційні та захисні функції.

Як видно з таблиці 2.1, на стіни припадає велика кількість тепловтрат, що у залежності від року забудови будинку коливається від 20 до 39% від загальних тепловтрат будівлі.

Аналогічні дослідження проводилися і зарубіжними фахівцями. Так, за розрахунками фахівців австрійської компанії Baumit, тепловтрати будівлі виглядають так: стіни – 30 – 40%, вікна – 30 – 45%, дах – 15 – 20%, підвал – 2 – 15%. Кількість рідкого палива, необхідного для обігріву будинку за рік, становить: не утепленого – 13 л/м²; частково утепленого – 5 л/м²; утепленого відповідно до вимог нормативних документів – 2 л/м².

Таблиця 2.1 – Структура тепловитрат житлових та громадських будинків з різним рівнем опору теплопередачі огороджувальних конструкцій

Характеристика будинку	Тепловтрати через елементи будинків у % до загальних тепловтрат
непрозорі стіни	прозорі конструкції	дах	цокольне перекриття	повітрообмін
Забудова до 1995 р.
Забудова 1996 – 2006 р.р. зі стінами з: R Σ =1, 6 м2 ·°К/Вт R Σ =2, 0 м2 ·°К/Вт R Σ =2, 5 м2 ·°К/Вт
Забудова після 2007 р.

 

Серед пропонованих будівельно-технологічних рішень важливо вибрати найбільш оптимальну систему утеплення будівлі певної конструкції для конкретних кліматичних умов. При виборі системи утеплення необхідно оцінити її основні показники: сумарний приведений опір теплопередачі, який визначається з умов енергозбереження, економічну ефективність застосування (наведені витрати), протипожежну безпеку, архітектурну виразність, стійкість до погодних умов та інші.

Зараз на будівельному ринку України активно впроваджують різні багатошарові теплоізоляційні системи. Особливо популярні системи зовнішньої теплоізоляції. Найбільш якісні з них здатні заощадити до 60% теплової енергії.

Варто зауважити, що за останній час в Україні видано велику кількість нормативних документів з проектування фасадної теплоізоляції, однак тривалої практики експлуатації таких систем поки немає в порівнянні з іншими країнами світу, де накопичено величезний досвід встановлення таких фасадів.

Через різноманіття архітектурних форм застосовують різні за конструктивними та теплофізичними властивостями системи огороджувальних конструкцій (фасадні системи).

Ефективними є такі рішення, за допомогою яких на фасаді будинку можна створити суцільну та рівномірну теплоізоляційну оболонку, забезпечити оптимальні умови експлуатації теплоізоляційного шару (унеможливити доступ вологи, забезпечивши клейові та механічні кріплення тощо). Від цих параметрів залежить довговічність та експлуатаційна надійність систем.

Основне призначення теплоізоляційної оболонки будинку: запобігти втратам тепла через зовнішні огороджувальні конструкції та зберегти необхідний температурно-вологісний режим будівлі, зокрема – забезпечити нормальну вологість повітря в приміщеннях.

Вологість в приміщеннях не повинна перевищувати верхню межу в 50 – 60%, що властиво нормальному вологісному режиму приміщення. Однак ця умова дуже часто порушується. Протягом години людина виділяє від 70 до 100 г вологи. Якщо при цьому вона знаходиться в житловому приміщенні, то до цієї кількості необхідно додати вологу, що з’являється при приготуванні їжі, пранні тощо, тобто побутову вологу, в результаті чого рівень вологості збільшується багаторазово. Тому для створення комфортного та здорового мікроклімату зовнішні стіни повинні " дихати", що означає – мати достатню повітро- й паропроникність.

З точки зору паропроникності, різниця в послідовності розташування шарів у огороджувальної конструкції вельми істотна. Для того, щоб побутова волога безперешкодно видалялася з приміщення через стіни, опір паропроникненню шарів має зменшуватися в напрямку до атмосфери. Якщо ж шар, наступний за теплоізоляційним матеріалом, має меншу паропроникність, ніж утеплювач, то в теплоізоляторі буде відбуватися накопичення вологи. Вологісний режим будівельних конструкцій тісно пов’язаний з тепловим.

Загальновідомо, що вологий будівельний матеріал, особливо теплоізоляційний, неприйнятний як з гігієнічної точки зору, так і з теплотехнічної. При збільшенні вологості різко збільшується коефіцієнт теплопровідності і, відповідно, знижується загальний опір теплопередачі конструкції. Вологі конструкції – причина утворення грибка, цвілі. Крім теплотехнічного та санітарно-гігієнічного значення нормальний вологісний режим огорожі має також і велике технічне значення, оскільки обумовлює довговічність огорожі. Наприклад, звичайна керамічна цегла, яка є досить довговічним матеріалом, руйнується за короткий час в мокрих стінах.

Тому в сучасних нормативних документах прийняті наступні умови проектування огороджень: при проектуванні теплоізоляційної оболонки будинку на основі багатошарових конструкцій, треба розташовувати з внутрішньої сторони конструкцій шари з матеріалів, що мають більш високу теплопровідність, теплоємність та опір паропроникненню.

При проектуванні нових будинків та реконструкції існуючих, шари з теплоізоляційних матеріалів слід розташовувати з зовнішньої сторони огороджувальної конструкції, використовуючи при цьому системи фасадні теплоізоляційно-опоряджувальні. Не рекомендується застосовувати конструктивні рішення з шарами із теплоізоляційних матеріалів з внутрішньої сторони конструкції через можливе надмірне накопичення вологи в теплоізоляційному шарі, що призводить до незадовільного тепловологісного стану конструкції й приміщення в цілому, а також до зниження теплової надійності оболонки будинку.

Варіант пристрою додаткової теплоізоляції зовні будівлі має наступні переваги:

• забезпечується захист основного матеріалу стіни (цегляна кладка, бетон) від змінного заморожування і відтавання та інших атмосферних впливів;

• вирівнюються температурні коливання основного масиву стіни, завдяки чому виключається поява в ньому тріщин внаслідок нерівномірних температурних деформацій, що особливо актуально для зовнішніх стін з великих панелей. Ці фактори сприяють збільшенню довговічності несучої частини зовнішньої стіни;

• зсувається точка роси в зовнішній теплоізоляційний шар, завдяки чому виключається відсирівання внутрішньої частини стіни;

• створюється сприятливий режим роботи стіни за умовами її паропроникності, що виключає необхідність влаштування спеціальної пароізоляції;

• створюються умови формування більш сприятливого мікроклімату приміщення внаслідок зростання теплоакумулюючої здібності масивної частини будинку. Цегляні стіни з зовнішньою теплоізоляцією при відключенні джерела тепла остигають в 6 разів повільніше стін з внутрішньої теплоізоляцією при одній і тій самій товщині шару утеплювача. Тому, коливання тепловіддачі систем опалення, короткочасні притоки холодного повітря при відкриванні вікон і дверей, температурні коливання зовнішнього повітря не настільки відчутно позначаються на внутрішньому мікрокліматі приміщень. Ця особливість зовнішньої теплоізоляції може бути використана для економії енергії в системах з регульованою подачею тепла, а також при пасивному використання сонячної енергії у разі значних розмірів світлопрозорих огороджень, що може забезпечити до 18...25% економії теплових ресурсів при орієнтації приміщень на південь для центральних і південних регіонів;

• поліпшується в ряді випадків архітектурно-художній вигляд фасадів будівель;

• зберігається площа приміщень;

• забезпечується можливість утеплення будівель без створення дискомфортних умов проживання або виселення мешканців.

При проектуванні теплоізоляційної оболонки будинку з використанням термічно неоднорідних огороджувальних конструкцій для зменшення термічної неоднорідності в площині фасаду будинку необхідно забезпечувати щільне прилягання теплоізоляційних матеріалів до теплопровідних включень – колон, балок, перемичок, внутрішніх перегородок, вентиляційних каналів тощо, і передбачати заходи відповідного контролю. Ненаскрізні теплопровідні включення слід розташовувати ближче до теплої сторони огородження. Наскрізні, головним чином, металеві включення (профілі, стрижні, болти) мають бути ізольовані матеріалами з теплопровідністю не більше 0, 35 Вт/(м ·°К).

Під час проектування будинків треба передбачати захист внутрішніх поверхонь стін від впливу вологи, зовнішніх – від атмосферних опадів з використанням опоряджувально-захисних шарів покриття (облицювання, штукатурки, фарбування), які вибираються залежно від матеріалу стін, їх конструктивного рішення та умов експлуатації. Огороджувальні конструкції, що контактують з ґрунтом, необхідно захищати від ґрунтової вологи шляхом розміщення в стінах (зовнішніх і внутрішніх) вище вимощення будинку, а також нижче рівня підлоги цокольного чи підвального поверхів горизонтальної гідроізоляції, а в підземній частині стін – вертикальної гідроізоляції.

Нині в будівельному виробництві застосовують багато систем теплоізоляції. Для теплоізоляції каркасно-монолітних будинків використовують метод " сандвіч", за яким створюють самонесучі стіни. Несучу функцію виконує цегляна стіна товщиною в одну або півтори цегли (250 мм, 380 мм), а як утеплювач для досягнення необхідного значення опору теплопередачі стін використовують різні сучасні високоефективні теплоізоляційні матеріали. Утеплюючий шар може розташовуватися:

• з внутрішньої сторони огороджувальної конструкції;

• всередині стіни (так звана колодязна кладка);

• з зовнішнього боку огороджувальної конструкції – навісні вентильовані системи, штукатурні системи утеплення так званого мокрого типу.

Може прийматися інша схема – це блоки з пористого бетону, повітряний простір і шар облицювальної цегли.

Утеплення за методом колодязного мурування аналогічне тришаровим панелям на жорстких зв’язках у великопанельному домобудівництві.

Поширеним методом утеплення громадських, адміністративних будівель є метод " вентильованих фасадів".

Різноманітність сучасних теплоізоляційних і захисно-оздоблювальних матеріалів дозволяє застосовувати для встановлення додаткової теплоізоляції зовнішніх стін різні конструктивно-технологічні рішення.

 

Системи зовнішнього утеплення фасадів знаходять широке застосування при будівництві, як нових будівель, так і при реконструкції існуючого житлового фонду. Вибір того чи іншого способу утеплення зовнішніх стін повинен бути пов’язаний з обов’язковим урахуванням не тільки вартості утеплення, але й теплотехнічних характеристик матеріалів, кліматичних параметрів району будівництва, вимог з тепло-, гідро- та звукоізоляції до окремих конструктивних елементів, умов виконання робіт та інших факторів.

Дослідження зарубіжного досвіду показали, що 65% від загального обсягу робіт з утеплення зовнішніх стін виконується способом з оштукатурюванням фасадів, 10% – із застосуванням облицювань з дрібноштучних матеріалів, 25% – встановленням вентильованого фасаду.

Останнім часом на ринку утеплення фасадів з’явилося енергозберігаюче захисне покриття у вигляді шару фасадної фарби. Покриття складається з полімерної основи, наповненої вакуумованими керамічними сферами.

Найпоширенішою на ринку України є система теплоізоляції, яку умовно називають скріпленою.