Розрахунок теплозахисту багатошарових зовнішніх огороджувальних конструкцій будівлі з вентильованими фасадами

У даній статті розглядаються питання теплотехнічного розрахунку і функціонування утеплених фасадів будівель з вентильованим повітряним прошарком, облицьованих гранітно- керамічними плитками, встановленими з відкритими швами.



Багатошарова зовнішня стіна будівлі з вентильованим фасадом складається з нижчеперелічених шарів (треба рахувати від приміщення до зовнішньої сторони):
(1) внутрішня вапняно -піщана штукатурка товщиною δ = 20 мм;
(2) цегляна кладка з суцільного глиняної цегли на цементно -піщаному розчині товщиною δ = 250 мм, яка спирається до ж / б обв'язці, товщиною δ = 250 мм;
(3) теплоізоляція - мін.ватная плита «Роквул » товщиною δ = 125 мм;
(4) вітрогідрозахистна паропроникна мембрана «Tyvek soft (1460 В)» ;
(5) вентильована повітряна прошарок товщиною δ = 50 мм;
(6) облицювання фасадах- гранітна керамічна плитка товщиною δ = 10 мм, номінального розміру - 600х600 мм., З відкритими швами.

Облицювання фасаду кріпиться до алюмінієвої подконструкции (Ал. каркас) за допомогою спеціального кріплення (видиме і невидиме кріплення), а алюмінієва подконструкция до зовнішньої стіни (цегла, бетон) прикріплюється за допомогою спеціальних кронштейнів, висота яких залежить від товщини теплоізоляції і повітряного прошарку.

Предметом цієї статті не є розрахунок і конструювання алюмінієвої подконструкции (каркаса), кронштейна, кріплення і т.д., а розрахунок їх впливу на теплотехнічні характеристики зовнішніх стін.

Основні теплотехнічні характеристики шарів багатошарової зовнішньої стіни наведені в ніжеуказанной таблиці.



Примітка:
1) Всі значення теплотехнічних характеристик, які наведені в табл.1, прийняті для параметрів Б згідно СНиП -П - 3 - 79 *.
2) μ [-] - показник опору дифузії водяної пари.
3) ρ [ Nh / kg ] - питомий опір дифузії водяної пари різних шарів. Розрахунок термічного опору багатошарової
зовнішньої стіни здійснюється за наступною формулою: Rо = 1/α_в + Σ δ / λБ + 1/α_мод,
де :
α_в = 8,7 [ W/m²k ] - внутрішній коефіцієнт тепловіддачі ;
δ [т] - товщина різних верств зовнішньої стіни ;
λ_Б [W / mk ] - коефіцієнт теплопровідності різних верств зовнішньої стіни для умов Б ;
α_мод [ W/m²k ] - модифікований коефіцієнт тепловіддачі вентильованого повітряного прошарку.

Спершу здійснено розрахунок приведеного термічного опору зовнішньої стіни з теплоізоляцією (на гладі стіни) без впливу алюмінієвого каркаса фасаду, який створює місток холоду, що погіршує її термічний опір, а потім проведено коригування (зменшення) цього опору через вплив містка холоду, створеного алюмінієвим каркасом фасаду.



При розрахунку термічного опору багатошарової захисної конструкції будівлі з вентильованим повітряним прошарком за формулою (1) не треба враховувати вентильований повітряний прошарок і облицювання фасаду, яка встановлена ​​за нею. Їх вплив враховано в Амодей.

У відповідній літературі і нормах передбачені різні значення Амодей, що можна побачити в таблиці.



Згідно літературі «EMPA Schussbericht Nr 158740», формула для розрахунку _мод говорить: 1 / αмод = 1 / α_н + R_ек (2), де :
α_н [ W/m²k ] - зовнішній коефіцієнт тепловіддачі ;
R_ек [ m²k / W] - еквівалентний термічний опір вентильованого повітряного прошарку ;
R_ек = 0,08 [ m²k / W] - згідно SIA Norm 180.

Розрахунком амод за формулою (2) виходять результати, які підтверджені при проведенні вимірювань на діючих вентильованих фасадах.

На підставі теплотехнічних характеристик шарів конструкції зовнішньої стіни будівлі узятих, з таблиці 1, а також α_н = 8,7 [ W/m²k ] і α_мод = 12 [ W/2k ], за формулою (1) расчитано її термічний опір (без впливу алюмінієвого каркаса), при чому отримані наступні результати:

R_ожб = 3,195 [m²k / W] - для зовнішньої захисної конструкції (частина зовнішньої стіни з ж / б) ;

R_ок = 3,0089 [m²k / W] - для зовнішньої захисної конструкції (частина зовнішньої стіни з цегли) ;

R_опр = 3,135 [m²k / W] - приведений термічний опір зовнішньої захисної конструкції будівель;

U_о = 0,319 [W/m²k] - коефіцієнт теплопередачі зовнішньої захисної конструкції будівлі.

Розрахунки впливу алюмінієвого каркаса фасаду (містки холоду) на зменшення термічного опору багатошарової зовнішньої стіни будинку з вентильованим фасадом для двох типів алюмінієвого каркаса показані в таблицях 2 і 3. Розрахунки здійснено на підставі діаграм 2 і 3, зазначених у відповідній літературі.

Алюмінієвий каркас (підконструкція) фасаду



1 - Внутр. штукатурка, α_B = 0,81 W / mK, d = 20 mm.
2 - Зовнішня цегляна стіна α_B = 0,81 W / mK, d = 250 mm.
3 - Кронштейн (H. О.) AIMgSi 0,5 F25, α = 170 W / mK.
3a, 5a - Термічна прокладка PVC- GHS, d = 6mm, α = 0,09 W / mK.
4 - Теплоізоляція, хв. ват. плита α_Б = 0,047 W / mK, d = 125 mm.
5 - Кронштейн (П. О.) AIMgSi 0,5 F25, α = 170 W / mK.
6 - AI - профіль, AIMgSi 0,5 F25, α = 170 W / mK.
7 - вітрогідрозахистна паропроникна мембрана Tyvek SOFT (1460 B), паропроникність за 24 години щонайменше від 0,75 Кг / м, ГОСТ 2678-94 ; (Sd = < 0,02 m, DIN 52615).



Коефіцієнт теплопередачі : (0,319 x17, 604 + 16x0, 049 + 16x0, 035) / 17,604 = 0,395 W/м2K
Збільшення коефіцієнта теплопередачі зовнішньої стіни через місток холоду: ((0,395 - 0,319) / 0,319) x 100 = 23,8 %

Результати, отримані при даному розрахунку показують, що коефіцієнт теплопередачі зовнішньої стіни будинку з вентильованим фасадом збільшений внаслідок дії алюмінієвого каркаса (місток холоду) - на 23,8 % для алюмінієвого каркаса з алюмінієвим кронштейном і термічної прокладкою, на 14,7 % для алюмінієвого каркаса з кронштейном з нержавіючої CrNiMo сталі.



1 - Внутр. штукатурка, α_B = 0,81 W / mK, d = 20 mm.
2 - Зовнішня цегляна стіна α_B = 0,81 W / mK, d = 250 mm.
3 - Кронштейн (H. О.), нерж. сталь CrNiMo, α = 15 W / mK.
4 - Теплоізоляція, хв. ват. плита α_Б = 0,047 W / mK, d = 125 mm.
5 - Кронштейн (П. О.) нерж. сталь CrNiMo, α = 15 W / mK.
6 - AI - профіль, AIMgSi 0,5 F25, α = 170 W / mK.
7 - вітрогідрозахистна паропроникна мембрана Tyvek SOFT (1460 B), паропроникність за 24 години щонайменше від 0,75 Кг / м, ГОСТ 2678-94 ; (Sd = < 0,02 m, DIN 52615).



Коефіцієнт теплопередачі : (0,319 x17, 604 + 16x0, 029 + 16x0, 0225) / 17,604 = 0,366 W/м2K
Збільшення коефіцієнта теплопередачі зовнішньої стіни через місток холоду: ((0,366 - 0,319) / 0,319) x 100 = 14,7 %

Даний приклад розрахунку показує, що при проектуванні вентильованих фасадів особливу увагу треба звернути на вибір алюмінієвого каркаса фасаду і спосіб його кріплення до зовнішньої стіни.
Данный пример расчета показывает, что при проектировании вентилируемых фасадов особое внимание надо обратить на выбор алюминиевого каркаса фасада и способ его крепления к наружной стене.