Помоги проекту - поделись книгой:
Подобное явление обусловлено значительным снижением уровня теплоизоляции конструкционных элементов сооружения вследствие повышения (даже незначительного, около 5–6 %) их влажности. В результате при температуре воздуха снаружи –20° C и +20° C во внутренних помещениях +20° C температура сухого перекрытия будет составлять не более 14° C. А при повышении уровня его влажности данный показатель снизится до 12° C.
Для того чтобы предотвратить преждевременное разрушение конструкционных элементов постройки и обеспечить достаточно продолжительный срок ее эксплуатации, при ее возведении следует применять исключительно сухие строительные материалы. Это обязательное условие получения качественной, надежной и теплой постройки. Кроме того, при планировке ограждающие части необходимо устанавливать и изолировать таким образом, чтобы защитить их от воздействия влаги вследствие образования конденсата.
Теплопотери и теплоизоляция – ключевые понятия в строительстве
Как уже было замечено выше, ограждающие конструкционные элементы построек служат своеобразным щитом, который защищает сооружение от негативного воздействия климатических явлений: ветров, влаги, резких колебаний температуры воздуха. Кроме того, они препятствуют проникновению внутрь помещения холодных воздушных масс.
Помимо этого, ограждающие конструкции выступают как элементы строения, представляющие собой сопротивление теплопередаче. Иначе говоря, они пред отвращают выход теплого воздуха из внутренних помещений наружу. Причем более значительные по толщине конструкции оказывают большее сопротивление. При этом они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами, следовательно, они способны противостоять, не разрушаясь, воздействию низкой температуры (табл. 2).
Таблица 2 Показатели сопротивления теплопередаче строительных материалов
Помимо толщины конструкций, на показатели сопротивления теплообмена оказывают влияние излучение или конвекция, образующиеся на наружной и внутренней поверхностях стеновых перегородок. Объем теплопотерь напрямую зависит от коэффициента теплообмена. Материал, который имеет низкую сопротивляемость теплопередаче, характеризуется незначительными теплозащитными свойствами.
Наиболее показательными для определения степени сопротивления теплопередаче считаются зоны, располагающиеся на наружных, внутренних поверхностях ограждающего элемента и в его толще. Причем каждая из них обладает собственной величиной сопротивления теплопередаче. Теплоизолирующие качества материала и уровень его сопротивления теплопередаче устанавливается на основании интенсивности протекания процесса в указанных областях. Общий показатель сопротивления теплопередаче ограждающего конструкционного элемента определяется путем сложения полученных величин.
Неоспоримым является тот факт, что только в постройке с высокими теплозащитными свойствами можно создать пригодные для комфортного проживания условия. Известно, что температура тела человека выше температуры воздуха и ненагревающихся предметов, находящихся внутри жилища.
Таким образом, человек сам становится объектом, принимающим активное участие в теплообменных процессах, происходящих в той среде, где он находится. В связи с этим в течение всей своей жизни он вынужден постоянно утрачивать часть тепла.
Ученые подсчитали, что при температуре воздуха в помещении от 18° C до 20° C человек теряет около 116 Вт тепловой энергии. Причем 50 % составляет собственно излучение, еще 20 % приходится на испарение, а оставшаяся часть растрачивается на теплопроводность и конвекцию. Подобное соотношение между разными видами теплопотерь принято считать нормальным. При этом любое изменение температурного режима становится причиной нарушения указанной пропорции (рис. 5).
Следует заметить, что процесс теплопотерь протекает даже при сравнительно высокой температуре воздуха. При этом он осуществляется путем конвекции. Это происходит вследствие того, что тело человека не допускает перегрева и требует охлаждения. В результате повышения температуры воздуха он начинает потеть, что приводит к поддержанию нормальной температуры тела.
В том случае, если воздух охлаждается, показатели теплопотерь тела человека значительно увеличиваются, поскольку организм требует сохранения определенной температуры, на что затрачивается тепловая энергия.
При этом процесс теплопотерь протекает одновременно с тепловым излучением. Безусловно, чем ниже температура окружающего воздуха, тем выше будет утрата собственного тепла.
Как уже было замечено выше, во время пребывания внутри помещения какой-либо постройки человек вынужден участвовать в теплообмене. По мнению физиков, особенно интенсивен такой процесс, происходящий между телом человека, окнами и стеновыми перегородками.
Такое явление возникает вследствие того, что названные объекты обладают минимальными характеристиками сохранения тепла. При снижении температуры их поверхностей процесс теплопоглощения становится более интенсивным. А это, в свою очередь, приводит к снижению температуры тела человека, поскольку он является одним из активных участников теплообменного процесса.
Для того чтобы предотвратить переохлаждение либо минимизировать влияние процесса теплообмена на организм человека, ограждающие конструкционные элементы составляют и устанавливают так, чтобы сохранить определенный температурный режим на их поверхностях. В соответствии с этим подбирают и строи тельные материалы, из которых планируется выполнять данные конструкции. Только при таком подходе к проведению проектирования и выбору материалов можно получить комфортную для проживания людей постройку.
Как известно, воздушные массы содержат некоторое количество влаги. Ее образование в воздухе связано с жизнедеятельностью живых организмов и растений. Доказано, что в помещении с более высокой температурой воздуха влаги больше, чем в холодной комнате. Резкое снижение температуры является причиной выпадения и оседания капелек воды на поверхностях. Такое явление называется конденсатом, который оказывает разрушительное действие на конструкционные элементы и предметы, находящиеся в помещении.
Нормальным уровнем влажности воздуха принято считать показатель не более 60 %. Изменение его в ту или иную сторону вызывает явления, которые отрицательно воздействуют на окружающую среду. Например, при его понижении происходит высыхание слизистой, напротив, при повышении уровня влажности воздуха наблюдается уменьшение скорости испарения излишков влаги с тела человека.
Для того чтобы получить комфортное для проживания сооружение, при подборе материала и на этапе проектирования постройки важно уделить особое внимание теплоизоляционным характеристикам конструкций. Стены, например, должны быть выполнены из такого материала, который не позволит оседать влаге на поверхностях конструкционных элементов. Это, в свою очередь, предотвратит нарушение теплообменных процессов и не допустит переохлаждения тела человека.
На основании указанных факторов и следует определять теплозащитные параметры ограждающих конструкций. В строительстве существует понятие «нормативный температурный перепад». Под ним подразумевается разница между температурой воздуха внутри помещения и внутренней температурой стеновых перегородок. Согласно принятым нормативам, ее величина не должна превышать 6° C. Иными словами, максимально комфортным является помещение, в котором температура воздуха составляет 20° C, а температура внутренней поверхности стен не опускается ниже 14° C.
Для того чтобы уменьшить теплопотери, при сооружении постройки нужно использовать такие ограждающие конструкционные элементы и материалы, которые обладали бы способностью сохранять достаточное количество тепла, а его выделение при этом должно быть минимальным.
Данная проблема является особенно актуальной для оконных проемов, через которые обычно уходит достаточно много тепла. Для предотвращения чрезмерного выделение тепла и повышения теплосбережения они должны быть устроены таким образом, чтобы при эксплуатации помещения в дальнейшем исключить вероятность образования конденсата и запотевания стекол.
При этом нужно устранить зазоры, обычно имеющиеся между стеновым перекрытием и оконным блоком. Помимо этого, во время устройства окон переплеты следует размещать, подгоняя вплотную друг к другу. Профессиональные строители и архитекторы (на стадиях возведения постройки и составления проектного чертежа соответственно) для определения степени воздухопроницаемости окна применяют специальную формулу. Так, было доказано, что его следует считать герметичным, если масса воздуха, проходящего через 1 м2 проема, не превышает 10 кг.
Для того чтобы продлить срок эксплуатации окна, разница между температурами внутренней поверхности стеклянного полотна и воздуха внутри помещения должна составлять не более 9° C. В противном случае образующийся в результате этого конденсат приведет к разрушению возведенной конструкции.
При сооружении постройки особое внимание необходимо уделять устройству потолочных перекрытий. Главный враг любого строительного материала – вода. Образующаяся на перекрытиях влага может привести к преждевременной их порче и значительному сокращению срока эксплуатации здания.
Для предотвращения скапливания конденсата на внутренних поверхностях потолочных конструкций микроклимат внутри помещений следует поддерживать на таком уровне, чтобы разница между воздухом и внутренней поверхностью потолочного полотна составляла не более 4° C. Если температура последней будет выше, это приведет к более равномерному распределению теплого воздуха.
Комфортными условиями в жилище считают такие, при которых температурные показатели пола и внутреннего воздуха практически одинаковы. Однако такая величина не должна быть ниже температуры стоп человека. Если количество утрачиваемого стопами тепла не превышает энергии, вырабатываемой телом, человек не переохлаждается. Если же, напротив, теряемое тепло больше, чем производимое, тогда человек начинает ощущать холод.
Напольные покрытия, которые обладают способностью сохранять тепло и предотвращать таким образом переохлаждение ног человека, принято называть теплыми. К группе подобных материалов относятся покрытия, выполненные из древесины (в том числе и паркет) и линолеума с утепляющей основой.
Холодным напольным покрытием считается такое, при контакте с которым наблюдается понижение температуры поверхности стопы человека. При этом расход тепла превышает объем вырабатываемой энергии. В качестве примера напольных покрытий подобного типа следует назвать керамическую плитку, бетонные, земляные и каменные полы.
Для создания наиболее комфортных условий проживания разница между температурами воздуха внутри помещения и поверхности пола должна составлять не более 2° C. Особенно высокими термосберегающими характеристиками обладают, как уже было замечено выше, напольные покрытия из древесных материалов, дополненные линолеумом на теплой основе.
Как известно, для обогревания помещений в холодное время года применяются отопительные приборы и системы. Причем разница между внутренней и наружной температурами может быть достаточно большой. Чем холоднее воздух на улице, тем сильнее должен обогреваться воздух внутри жилых помещений постройки.
Такое требование является вполне закономерным, поскольку вследствие понижения наружной температуры увеличиваются объемы теплопотерь ограждающих конструкционных элементов. Для того чтобы их компенсировать, требуется увеличить внутреннюю температуру. Стоит заметить, что количество термопотерь находится в прямой зависимости от теплоизолирующих качеств используемого материала и величины конструкции (рис. 6).
Стеновые перекрытия являются самыми большими по площади конструкционными элементами постройки. А потому именно их теплоизоляционными показателями в большей степени обусловлены качественные характеристики всего помещения. Было установлено, что сквозь стены высвобождается до 45 % тепла.
Общая площадь оконных проемов значительно меньше, чем у стеновых перекрытий. Однако теплозащитные свойства стекол ниже по сравнению со стенами. Это происходит вследствие низкого сопротивления окон теплопередаче, которое примерно в 3 раза меньше, чем у стен. В связи с этим количество термопотерь через стекла достигает 40 %. Для того чтобы снизить степень влияния подобного явления на сохранение тепла внутри помещения, важно уделять особое внимание теплоизоляции окон.
Следует отметить, что в ветреную погоду сквозь имеющиеся в стенах и окнах зазоры из помещения уходит достаточно большая часть тепла. Термопотери в результате увеличиваются. При этом нужно упомянуть о таких понятиях, существующих в строительстве, как эксфильтрация и инфильтрация.
Эксфильтрация представляет собой процесс, при котором теплый воздух, находящийся в помещении, перемещается с внутренней поверхности в толщу конструкционного элемента и увеличивает его температуру, что становится причиной роста показателей термопотерь и образования конденсата.
При инфильтрации более холодные воздушные массы проникают через конструкции постройки с улицы внутрь помещения. Это приводит к понижению температуры ограждающего элемента, его поверхностей и внутреннего воздуха. Данное явление зачастую становится причиной значительного увеличения теплопотерь.
Следовательно, можно говорить о том, что процессы эксфильтрации и инфильтрации воздушных масс оказывают значительное влияние на температурный режим внутри помещения и показатели утечки тепла сквозь ограждающие конструкционные элементы.
Выполняя небольшую по высоте постройку, следует тщательно спланировать теплоизоляцию потолочного перекрытия верхнего этажа и цоколя. В том случае, если используемые материалы окажутся низкого качества, объем термопотерь возрастет с 3 до 10 %. Плохо изолированная крыша нередко становится главной причиной возрастания теплопотерь. При этом в многоэтажных постройках они составляют 5–10 %, а в малоэтажных – 30–35 %.
Устройству теплоизоляции крыши нужно уделить особое внимание, если планируется оборудовать мансардное помещение.
Только качественно проведенная работа позволит создать постройку с пригодными и комфортными для проживания условиями.
Теплоизоляция – важная составляющая архитектуры здания
О доме, отличающемся от других построек изысканной и оригинальной архитектурой, мечтает каждый. Сегодня реализовать это желание несложно: достаточно всего лишь подготовить смелый проект и необходимые строительные материалы.
Современные загородные мини-городки удивляют своими необычными строениями с характерными для них сложной конфигурацией, резкой разницей высоты составляющих частей, французскими окнами и т. п. Действительно, такие дома можно отнести к разряду подлинных шедевров архитектурного искусства. Вместе с тем, заботясь о внешнем оформлении, большинство застройщиков не задумывается над тем, чтобы с должным вниманием отнестись к таким частным проблемам строительства, как, например, теплоизоляция жилища и снижение термопотерь за счет использования особых материалов, обладающих высокими теплоизоляционными характеристиками.
При возведении даже самого необычного по конфигурации и внутреннему дизайну дома в первую очередь следует позаботиться о том, чтобы сделать его максимально комфортным. Для выполнения этого условия на этапе составления проекта сооружения нужно принимать во внимание такие факторы, как природно-климатическое воздействие и особенности эксплуатационного режима.
Безусловно, неоспоримым является то, что даже самые изысканные по внешнему виду конструкции не смогут заменить комфорт. В по-настоящему хорошем доме всегда тепло и сухо. Получить такое жилище можно только одним способом – устранив полностью или частично негативное влияние факторов внешней среды.
Профессионалы не рекомендуют возводить постройки с чрезмерно сложной конфигурацией. В большинстве случаев это приводит к увеличению площади стеновых перекрытий, которые относятся к конструкционным элементам, приводящим к возрастанию теплопотерь.
Помимо этого, постройка здания со сложной конфигурацией предполагает увеличение количества углов, что приводит к значительному снижению теплоизоляционных характеристик конструкционных элементов. Это связано с тем, что наружные (более холодные) поверхности в данном случае оказываются больше по площади, чем внутренние (теплые).
Кроме того, недостатком возведения построек сложной конфигурации является увеличения объема используемых строительных материалов.
Проектируя индивидуальную постройку, важно решить 3 основные проблемы:
1) определить форму здания;
2) высчитать соотношение между площадями застекленных поверхностей и стеновых перекрытий;
3) установить оптимальный способ устройства крыши и ее покрытия.
На первоначальном этапе работы над составлением проекта необходимо выбрать форму дома. Специалисты рекомендуют подбирать для индивидуального строительства достаточно простую конфигурацию, тогда в процессе эксплуатации сооружения удастся значительно сократить объемы теплопотерь.
Согласно законам геометрии, самой маленькой площадью обладает шар. Это означает, что шаровидные конструкции будут иметь минимальные теплопотери. Однако вряд ли сегодня найдется смелый человек, который рискнет выполнить постройку, имеющую форму шара. Более того, проектирование такого здания потребует наличия узкоспециальных знаний и навыков.
Другой идеальной формой для жилых построек в теории архитектуры считается куб. На чертеже он имеет вид квадрата. Следует отметить, что добиться оптимального расположения комнат и хозяйственных помещений при такой форме почти невозможно.
Для удобства работы в большинстве случаев возводят строения, имеющие форму параллелепипеда. На плане их вычерчивают как прямоугольники. Это наиболее приемлемая форма для рационального расположения конструкционных элементов. Для того чтобы обеспечить достаточно продолжительное естественное освещение внутреннего пространства, помещения делают углубленными внутрь постройки. При этом нужно сохранять определенные пропорции между параметрами комнат.
Среди них существуют допустимые и благоприятные соотношения. Первая группа представлена следующими пропорциями: 1 : 2; 1 : 1,75; 1,75 : 1; 2 : 1. Во вторую группу входят такие показатели: 1 : 1,5; 1 : 1,25; 1,25 : 1; 1,5 : 1; 1 : 1. Иначе говоря, в идеале одна величина помещения не должна превышать другую более чем в 1,5 раза.
Однако нужно отметить, что чрезмерно вытянутые помещения считаются нерациональными. Это объясняется возрастанием площади стеновых перекрытий, что, в свою очередь, приводит к увеличению тепловых потерь. Кроме того, образующиеся в ветреную погоду резкие перепады давления становятся причиной возникновения процесса инфильтрации охлажденных воздушных масс.
В том случае, если постройку планируется дополнить террасой, рекомендуется располагать ее по длинной стороне основной части. При этом, безусловно, нужно принимать во внимание ее теплотехнические качества. При указанном размещении террасы внутренние помещения постройки окажутся защищенными от сквозняков, а значит, будут более теплыми. Это поможет сберечь максимум тепла и добиться снижения термопотери, которая обязательно возникает при процессе инфильтрации воздуха.
Еще одним важным этапом в строительстве жилого дома считается организация тамбура. Обычно такой элемент является несколько чужеродным для общей архитектуры и делает ее более сложной. Однако он особенно значим для снижения теплопотерь постройки.
Как известно, в момент открывания входной двери теплый воздух выходит наружу, а холодный, наоборот, проникает в помещения. Это приводит к изменению температурного баланса внутри здания. Тамбур, выполняя функцию промежуточного сооружения, разделяющего наружное и внутреннее пространства, поможет свести к минимуму негативное воздействие попадающего внутрь холодного воздуха. Все это позволит уменьшить показатели тепловых потерь.
При постройке жилого дома большое значение имеет уровень пола. Для того чтобы предотвратить его переохлаждение и снизить теплопотери внутри помещений, рекомендуется стелить его таким образом, чтобы поверхность покрытия находилась выше участка у входа. Кроме того, путь сквознякам преградят пороги, предусмотренные у дверных проемов. С их помощью также возможно добиться значительного сокращения теплопотерь.
Еще одной проблемой, связанной с постройкой жилого здания, является планировка кухни и ванной комнаты. Обычно в таких помещениях воздух наполнен большим количеством пара и влаги. Кроме того, в них наблюдается особенно значительная потеря тепла. Для сохранения теплоизолирующих качеств конструкционных элементов лучше всего располагать подобные помещения в северной части постройки.
Таким образом можно добиться формирования своеобразного теплового щита, который будет препятствовать проникновению холодных воздушных масс внутрь жилых помещений, которые профессионалы рекомендуют разместить на южной стороне постройки.
Как уже было сказано выше, при возведении дома, помимо расположения помещений, внимание нужно уделять также устройству окон. Прежде всего необходимо определить размер оконных проемов. Большинство застройщиков мечтают о больших окнах, впускающих максимум световых и солнечных лучей и прохладного воздуха.
Однако, прежде чем отдать предпочтение оконным проемам большой величины, стоит задуматься о возможных значительных тепловых потерях. Такие окна действительно будут впускать достаточное количество света и воздуха, но одновременно с этим они окажутся путем выхода тепла. Определяя их величину, не нужно забывать о том, что их теплоизолирующие качества в несколько раз ниже, чем у стеновых перекрытий.
Как уже было замечено выше, в помещении, площадь остекления которого значительна, теплообмен между человеческим организмом и ограждающими конструкционными элементами существенно увеличивается. При этом переохлаждению в большей степени подвергается именно обращенная к оконному проему поверхность тела. Процесс становится более интенсивным, если между стеновыми перекрытиями и оконными блоками имеются зазоры, легко пропускающие холодный воздух внутрь.
Для того чтобы предотвратить подобные явления, на этапе проектирования постройки важно уделять особое внимание расположению окон. Кроме того, следует установить оптимальное их количество для каждого внутреннего помещения. Число оконных проемов должно быть таковым, чтобы одновременно исключить охлаждение комнат, с одной стороны, и недостаток освещения – с другой.
Для достижения оптимального результата в процессе проектирования нужно учитывать используемую в архитектуре пропорцию, демонстрирующую соотношение между площадями пола и остекленной поверхности. Оно должно быть не более 8 : 1 и не менее 5,5 : 1.
Заключительным этапом возведения дома является устройство крыши. Это один из наиболее значимых конструкционных элементов, который завершает архитектуру здания. На стадии составления проекта необходимо определить конфигурацию кровли и выбрать материалы, из которых она будет выполнена.
По мнению профессиональных архитекторов и строителей, наиболее подходящей для малоэтажных жилых построек является двускатная крыша. Она достаточно проста в устройстве, надежна и прочна. Кроме того, для ее сооружения можно использовать самые разные материалы.
В домах, отличающихся сложной конфигурацией, обычно устраивают так называемые многощипцовые крыши. Обязательным элементом их конструкции являются ендовы, которые предназначены для защиты скатовых сочленений от попадания влаги. Однако их сооружение требует наличия определенных навыков.
Помимо этого, в осенний период на их поверхности скапливается листва, что в дальнейшем приводит к засорению водостоков.
Некоторые застройщики, желая придать зданию более представительный вид, возводят массивные и высокие крыши. В таком случае чердачное помещение выполняет не только эстетическую, но и вполне практическую функцию – в качестве дополнительного жилого помещения. Помимо этого, строить дома с высокими крышами рекомендуется в областях со значительной толщиной снежного покрова в зимний период. С такой кровли, имеющей достаточно большой уклон, снег будет легко скатываться вниз, не задерживаясь на крыше. Это поможет предохранить наружные поверхности кровельных материалов от воздействия влаги, а значит, защитит их от разрушения. Вот почему такие покрытия характеризуются довольно продолжительным сроком эксплуатации. Однако в тех районах, где господствуют сильные ветра, лучше всего сооружать жилые постройки с прочными и надежными плоскими крышами. Если пологая конструкция портит внешний вид здания, можно выбрать двускатную крышу с усиленными элементами.
Большое значение для продолжительности срока эксплуатации крыши имеет не только ее высота, но и выбор кровельных материалов. Причем уклон скатов в большой степени обусловлен именно их типом. Известно, что при использовании черепицы возводят крышу, уклон которой составляет от 30 до 60°. В случае применения рулонных материалов он равен 2–14°, а шифера – от 14 до 60°.
Суммируя все сказанное выше, можно сделать вывод, что еще на этапе проектирования жилой постройки следует учитывать такие параметры, как конфигурация здания, площадь остекления и форма крыши. Помимо этого, важно соблюдать определенные правила расположения и соотношения элементов, составляющих дом.
Теплоизолирующие материалы
До недавнего времени в нашей стране теплоизолирующие материалы применялись не очень активно. Чаще всего они имели природное происхождение. Наиболее распространенными среди них были солома, войлок и сухие засыпки разного состава. В большинстве же случаев теплоизоляционные характеристики сооружений повышались за счет увеличения толщины конструкционных элементов.
Таким образом, ограждающие конструкции и, соответственно, материалы, применяемые для их сооружения, выполняли 2 функции – конструкционную и теплосберегающую. Известно, что толщина стеновых перекрытий домов, возведенных на территории России, как правило, составляет от 51 до 64 см.
В наши дни, когда стала заметна тенденция к значительному сокращению энергетических расходов, все более актуальными становятся проблемы уменьшения тепловых потерь жилых построек и модернизация ограждающих конструкционных элементов, к которым предъявляются довольно высокие требования по теплоизоляционным характеристикам. Именно этим объясняется принятое в 2000 году повышение нормативов теплосопротивления строительных материалов. Новые величины почти в 3 раза превышают существовавшие ранее параметры.
Существенно увеличить показатели теплоизоляции ограждающих конструкционных элементов с помощью традиционно применяемых утепляющих материалов не представляется возможным. Нерационально возводить строения со стенами, толщина которых будет достигать 180 см.
Для решения данной проблемы были разработаны технологии изготовления утеплителей, которые отвечают всем имеющимся требованиям.
В архитектуре и строительстве теплоизолирующими принято называть такие материалы, которые позволяют свести к минимуму и сделать менее интенсивным процесс теплообмена, происходящий между конструкционными элементами здания, его внутренними помещениями и окружающей средой. В настоящие время к ним относят материалы, показатели теплопроводности которых не превышают 0,175 Вт/(м°С), а плотность составляет не более 600 кг/м3.
Применение высокоэффективных теплоизолирующих материалов при возведении жилых зданий позволяет значительно сократить термопотери и сэкономить тепловую энергию. Их использование приводит также к уменьшению основных параметров – веса и толщины – ограждающих конструкционных элементов, экономии строительных материалов, и снижению стоимости строительных работ и потерь при транспортировке.
Условно применяемые в современном строительстве материалы делят на группы на основании следующих характеристик:
1. По назначению:
Поделиться книгой: