Исследование стройконструкций в жарком климате новости

Данный проект является первым масштабным натурным экспериментом, который позволил собрать достоверные сведения о том, как различные типы строительных конструкций ведут себя в реалиях жаркого климата...

В наши дни проблематика энергоэффективности в строительстве приобретает все большее значение. Эта задача стоит особенно остро в регионах с жарким климатом, где поддержание комфортной внутренней атмосферы требует существенных энергетических ресурсов. Разработка наиболее эффективных строительных подходов, направленных на сокращение потребления энергии для обогрева и охлаждения, является одной из важнейших целей современной строительной индустрии.

На юге России история строительства показывает, как менялись методы возведения зданий, адаптируясь к местному климату. До конца 70-х годов прошлого века акцент делался на прочности конструкций и скорости работ, в то время как энергосбережение не считалось важным фактором.

Положение дел стало меняться, когда появились первые нормы по тепловой защите зданий. Это стало обязательным требованием для проектирования и строительства домов, экономящих энергию, и положило начало новой эпохе в строительной отрасли. Значительным шагом вперед стало улучшение российских строительных стандартов, которые последовательно повышали требования к энергоэффективности объектов. Как результат, были введены законодательно классы энергоэффективности (сейчас их 9), побуждающие застройщиков использовать передовые технологии и материалы.

Даже зарекомендовавшие себя методы требуют непрерывного развития. В связи с этим масштабное исследование, в ходе которого были сопоставлены две кардинально отличающиеся строительные технологии, обретает особую значимость.

Исследование включало сравнение:

• Инновационной, энергосберегающей конструкции из автоклавного газобетона класса D300, имеющей прочность B2.0 (толщина стенового материала – 265 мм);
• Многослойной конструкции (общая толщина стены – 300 мм).

Для проведения эксперимента были возведены два идентичных по своим габаритам тестовых контура. Основой для их создания послужили внешние конструкции двух транспортных контейнеров.

Размеры каждого контура составляли Д4,9хШ1,74хВ2,0 метра…

Сравнивались два строения: одно представляло собой конструкцию с многослойными стенками и внутренней теплоизоляцией (оно служило эталоном), а второе было выполнено из блоков автоклавного газобетона (объект исследования). Оба дома располагались на отдельных передвижных фундаментах, их лицевые стороны были ориентированы на южную сторону. Расстояние между зданиями было достаточным, чтобы избежать взаимного затемнения.

При проектировании обеих конструкций был задан одинаковый показатель теплосопротивления (Rо≈3,70 (м2⋅°C/Вт)), что обеспечило высокую точность при сопоставлении их функциональных особенностей в реальных условиях на территории промышленного объекта, расположенного в регионе с жарким климатом. Крыша и основание обоих зданий были утеплены пенополистиролом экструдированного типа, толщина которого составляла 200 мм.

Экспериментальные испытания продлились в течение 12 месяцев. В рамках данного исследования осуществлялась съемка с помощью тепловизора для обнаружения и анализа участков с повышенной теплопотерей. Эта процедура проводилась в осенние месяцы, в ноябре и декабре, когда температура воздуха ночью опускалась до 2-3°С. Здания были оснащены измерительными приборами и датчиками; всё оборудование прошло необходимую калибровку и поверку.

В ходе исследования были получены доказательства превосходства газобетонных конструкций, продемонстрировавшие следующие преимущества:

• Значительное уменьшение расходов на обогрев помещений, достигающее 25% (иллюстрация на рис.1).
• Существенная экономия на системе кондиционирования воздуха, составившая от 27% до 29% (рис.2).
• Показатели колебаний температуры внутри помещений, построенных из газобетона, оказались в 1.9-2.5 раза более стабильными по сравнению с многослойными аналогами. Это обеспечило более позднее начало работы систем отопления и сокращение пиковых нагрузок.
• Зафиксирован сдвиг фазы температурного режима, составивший 7.1 часа, что превосходит показатель многослойной конструкции (5.5 часов).
• Мощность тепловых мостов в газобетонных стенах оказалась существенно ниже – 3.0 Вт/К против 6.6 Вт/К у многослойной конструкции (подтверждено на рис.3).

Рис.1 Режим испытаний без отопления

Рис.2 Температура внутри помещений без кондиционирования

Рис.3 Термограммы фасадов дома со стенами из АГБ 3.0 Вт/К

Рис.4 Термограммы фасадов дома со стенами из Многослойной конструкции 6.6 Вт/К

Блок из автоклавного газобетона марки D300 с классом прочности B2.0 имел следующую структуру: наружный слой штукатурки толщиной 10 мм, сам автоклавный газобетон толщиной 250 мм и внутренний слой штукатурки толщиной 5 мм.

Многослойная система включала в себя: штукатурный слой снаружи на кирпичной основе (10 мм), керамическую кирпичную кладку (115 мм), внутренний штукатурный слой (10 мм), слой теплоизоляции изнутри (120 мм), воздушную прослойку (20 мм), облицовку из гипсокартонных листов на металлическом каркасе (15 мм) и финишное декоративное покрытие (5 мм).

Следует подчеркнуть, что применение многослойных конструкций в южных регионах позволяет эффективно решать ряд важных задач, таких как: увеличение теплосопротивления без значительного наращивания толщины наружных стен, обеспечение определенного уровня звукоизоляции, а также регулирование накопления влаги при колебаниях температуры.

В стенах из кирпича, возведенных в 1960-70-х годах, без должной теплоизоляции, на внутренней стороне наружной кладки часто скапливалась влага. Особенно это проявлялось в межсезонье или при резких перепадах дневной и ночной температуры. Вследствие этого на стенах появлялись плесень и грибок, а облицовочные материалы начинали портиться.

До того, как повсеместно стали использовать утеплители, для решения проблемы конденсата часто прибегали к нанесению битумных гидроизоляционных составов на внутреннюю часть наружной кирпичной кладки. Тем не менее, такие меры лишь маскировали корень проблемы и не обеспечивали надежной защиты на длительный срок. Позже, в конструкциях с многослойными стенами, стали применять внутренние слои теплоизоляции, такие как пенополиуретан или минвата. Это способствовало увеличению температуры внутренней поверхности стены и уменьшению риска образования конденсата в теле конструкции.

В то же время, предложенная система снизила вовлеченность кирпичной кладки в процесс теплообмена с внутренним пространством здания. Следствием этого стало сокращение действенной тепловой инерции сооружения. Этот показатель имеет первостепенное значение для южных регионов, где требуется минимизировать резкие температурные колебания между дневным и ночным временем.

Несмотря на повсеместное применение, трехслойные конструкции имеют ряд недостатков:

• Усложненность монтажа;
• Наличие множества невидимых конструктивных элементов;
• Затрудненность проверки качества проведенных работ;
• Усиленное воздействие термических мостов;
• Ограниченная тепловая инерция внутренних помещений.

В многослойных строительных системах основная теплоемкость кирпичной кладки оказывается снаружи теплоизоляционного барьера. Подобное расположение ограничивает ее способность к регулированию внутреннего температурного фона, что негативно сказывается на комфорте пребывания в помещениях в жарких условиях.

Проведенный анализ не только выявил преимущества передовых инженерных решений в строительстве, но и наметил новые направления для совершенствования энергосберегающих технологий. Особое значение приобрело установление того факта, что одинаковый показатель теплопроводности не обеспечивает одинаковой реакции конструкций на тепловые воздействия.

Данные исследования имеют значительный практический потенциал для строительного сектора, открывая возможности для:

• Снижения расходов на энергию;
• Повышения уровня комфорта для жильцов;
• Улучшения экологических характеристик сооружений;
• Расширения спектра проектных решений для различных климатических зон.

Анализ показывает, что новаторские строительные подходы, основанные на применении автоклавного газобетона марки D300, являются перспективным путем в современном домостроении. Эти технологии дают возможность возводить здания, отличающиеся высокой энергоэффективностью и комфортом, при этом минимизируя расходы на их эксплуатацию. Это особенно актуально в контексте возрастающих требований к экологической безопасности и рациональному использованию ресурсов.

В итоге, полученные в ходе исследования выводы представляют собой ценный вклад в эволюцию современных строительных методик и способствуют формированию новых стандартов для энергоэффективного строительства будущего...