БРЫНЗИН Е.В. 1к.т.н.
Парута В.А. 2*, к.т.н., доц.
1 ООО«ЮДК»,ул. Александра Оцупа, 7Д,г.Днепр,49051, Украина, www.udkgazbeton.com, e-mail:Yevgen.Brynzin@udkgazbeton.com
2*Кафедра ПАТСМ,Одесская государственная академия строительства и архитектуры (ОГАСА), ул. Дидрихсона 4, г. Одесса, 65029, Украина, тел. 0487238434, www.paruta.at.ua, e-mail:docent2155@gmail.com, ORCIDID: 0000-0003-0326-8021
Аннотация. Цель. Одним из вариантов решения проблем энергосберегания, для Украины, является возведение новых зданий и сооружений из автоклавного газобетона. Этот материал обладает коэффициэнтом теплопроводности сопоставимым с теплоизоляционными материалами, при этом являясь конструкционно-теплоизоляционным, что позволяет возводить из него как самонесущие, так и несущие стены. При толщине стеновой конструкции 0,4-0,5 м, обеспечивается нормативное термическое сопротивление для любого региона Украины, тогда как, например, из кирпича керамического пустотелого толщина должна составлять 1,4-1,8 м. Однако неправильный выбор декоративно-защитного покрытия, и в частности штукатурного, нивелирует теплоизоляционные и прочностные свойства таких конструкций, уменьшает долговечность зданий и сооружений. Поэтому необходимо исследовать влияние свойств, и в частности, паропроницаемости, внутренней и наружной штукатурки на тепловлажностный баланс стеновой конструкции и дать рекомендации по их применению.
Методика. Результаты получены путем расчета наличия и величины зоны конденсации, при помощи специальных программ предназначенных для расчета тепловлажностного баланса стеновй конструкции, на основании экспериментальных и литературных данных физико-механических и теплотехнических характеристик газобетонной кладки и штукатурных растворов, для внутренней и наружной отделки.
Результаты. Получены графические зависимости влияния физико-механических и теплотехнических характеристик штукатурных растворов, для внутренней и наружной отделки, на наличие и величину зоны конденсации, в стеновой конструкции, выполненной из автоклавного газобетона. Отмечено, что на наличие и величину зоны конденсации оказывает влияние паропроницаемости не только наружной, но внутренней штукатурки. Показано, что при наличии наружной штукатурки с низкой паропроницаемостью, при различных комбинациях внутренней, не обеспечивается оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции. При наличии наружной штукатурки с высокой паропроницаемостью можно обеспечить не только минимальную зону конденсации, но и добится того, что конденсации парообразной влаги в стеновой конструкции можно избежать. А это обеспечит оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции, минимальные теплопотери, увеличение ее долговечности.
Практическая значимость. Используя полученные данные, проектировщики и строители, смогут правильно назначать такие штукатурные растворы для наружной и внутренней отделки, что обеспечит оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции, минимальные теплопотери, увеличение ее долговечности.
Введение
Одним из оптимальных вариантов решения проблем энергосбережения в ЖКХ, является возведение стен зданий и сооружений из автоклавного газобетона[1,5-9]. При толщине стеновой конструкции 0,4-0,5 м, обеспечивается нормативное термическое сопротивление для любого региона Украины [2].
Однако достаточно часто,задекларированные теплозащитные свойства автоклавного газобетона, на практике не соответсвуют действительности. Стены из него получаются влажными, здание имеет большие теплопотери, а условия проживания в них, далеки, от комфортных. Одной из причин этого является,неправильный выбор защитно-декоративного покрытия таких стен [2,3,4].
Тепловлажностный баланс, оштукатуренной стены, из автоклавного газобетона, ее теплопотери и долговечность, зависят от величины паропроницаемости, как наружной, так и внутренней штукатурки.
Цель
Для подтверждения этого, в работе исследовали влияние физико-механических свойств, и прежде всего, паропроницаемости, наружной и внутренней штукатурки на наличие и величину зоны конденсации, которая косвенно характеризует, влажность, тепловлажностный баланс и долговечность стеновой конструкции. В расчете использовали материалы с характеристиками, приведенными в таблице 1.
Методика
В расчетах моделировали две ситуации: 1.Вариант: в качестве наружной штукатурки использовали известково-песчаную, то есть материал с очень низкой паропроницаемостью. При этом варьировали виды и паропроницаемость внутренней штукатурки, от материала с самой высокой паропроницаемостью (гипсоперлитовая), до материала с самой низкой (известково-песчаная). Результаты получены путем расчета на наличие и величину зоны конденсации, при помощи специальных программ, предназначенных для расчета тепловлажностного баланса стеновой конструкции, на основании экспериментальных и литературных данных физико-механических и теплотехнических характеристик газобетонной кладки и штукатурных растворов, для внутренней и наружной отделки. Результаты расчета приведены на рисунках 1а,б,в.
Результаты
Как видно, применение штукатурки с малой паропроницаемостью, приводит к образованию значительной зоны конденсации, которая составляет 14-18 см, при толщине стены 40 см. Увеличение влажности материала приводит к увеличению коэффициента теплопроводности (λw), теплопотерь ирасхода топлива.
Зависимость коэффициента теплопроводности (λw), от влажности пытаются описывать линейным уравнением:
λw = λ0 + kW
где k – экспериментальный коэффициент,
W – влажность материала по массе, %.
Недостатком которого является значительные колебания коэффициента k от 0,001 до 0,01.
В европейских нормах проектирования, зависимость теплопроводности стеновых материалов от влажности описывается степенной функцией:
λ2 = λ1 х еfu(u2 – u1)
где:λ1, λ2 – теплопроводность при влажности 1 и 2, Вт/(м.оС); u1, u2 – относительная весовая влажность 1 и 2, %;fu – эмпирический коэффициент, кг/кг.
Длягазобетона данная формула приобретает вид:
λ2 = λ1 х е4(u2 – u1)
а графическая интерпретация зависимости теплопроводности от весовой влажности, для бетонов плотностью 350 и 400 кг/м3, представлена на графике (рис. 2):
Проблема усугубляется и тем, что штукатурное покрытие с низкой паропроницаемостью не только способствует увлажнению стеновой конструкции, но и значительно замедляет скорость ее высыхания (рис.3). Это приводит к тому, что еще достаточно длинный период стеновая конструкция имеет влажность, превышающую нормативную, а это предопределяет значительные теплопотери и расходы энергоресурсов на обогрев, ухудшение условий проживания.
Еще одним отрицательным фактором является, то что при минусовых температурах происходит ускоренное разрушение стеновой конструкции. Несмотря на то, что автоклавный газобетон обладает высокой морозостойкостью, накопление влаги в контактной зоне «кладка-штукатурное покрытие» приводит к разрушению материала кладки и отслоению штукатурного покрытия от кладки.
Для решения проблемы необходимо использовать комбинацию внутренней и наружной штукатурки рассмотренных в варианте два. 2.Вариант: в качестве наружной штукатурки использовалась цементно-карбонатно-перлитовый раствор полученный авторами, этот материал имеет достаточно высокую паропроницаемость. При этом варьировали виды и паропроницаемость внутренней штукатурки, от материала с высокой паропроницаемостью (гипсоперлитовая) до материала с низкой паропроницаемостью (известково-песчаная). Результаты расчета приведены на рисунках 4 а,б,в.
Анализ графических зависимостей указывает на то, что применение наружной штукатурки с высокой паропроницаемость обеспечивает оптимальный тепло-влажностный баланс стеновой конструкции. Следует также отметить, что на его характер и величину зоны конденсации, оказывает влияние паропроницаемость как внутренней так и наружной штукатурки. При применении наружной (цементно-карбонатно-перлитовая) и внутренней (гипсо-перлитовая, цементно-перлитовая) штукатурок, с большой паропроницаемостью, наблюдается значительно меньшая зона конденсации (6-10 см), чем при применении наружной штукатурки с низкой паропроницаемостью (14-18см). Она располагается на расстоянии 1-2 см от контактной зоны «кладка-штукатурное покрытие», и следовательно отслоение наружной штукатурки из-за размораживания не произойдет. При применении наружной штукатурки с высокой паропроницаемость (цементно-карбонатно-перлитовая) и внутренней с низкой (известково-песчаная), зона конденсации не наблюдается. Это обеспечит беспрепятственное удаление влаги из помещений и следовательно оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции, минимальные теплопотери и расход энергоресурсов, улучшение условий проживания, увеличение долговечности зданий и сооружений.
Научная новизна и практическая значимость
Получены графические зависимости влияния физико-механических и теплотехнических характеристик штукатурных растворов, для внутренней и наружной отделки, на наличие и величину зоны конденсации, в стеновой конструкции, выполненной из автоклавного газобетона. Отмечено, что на наличие и величину зоны конденсации оказывает влияние паропроницаемость не только наружной, но внутренней штукатурки. Показано, что при наличии наружной штукатурки с низкой паропроницаемостью, при различных комбинациях внутренней, не обеспечивается оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции. При наличии наружной штукатурки с высокой паропроницаемостью возможно обеспечение не только минимальной зоны конденсации, но и отсутствие ее. А это обеспечит оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции, минимальные теплопотери, увеличение ее долговечности. Используя полученные данные, проектировщики и строители, смогут правильно назначать такие штукатурные растворы для наружной и внутренней отделки, которые обеспечит оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции, минимальные теплопотери, увеличение ее долговечности.
Выводы
В работе исследованы влияние паропроницаемости как внутренней, так и наружной штукатурки на тепловлажностный баланс стеновой конструкции из автоклавного газобетона. Отмечено, что применение наружного штукатурного покрытия с низкой паропроницаемостью (известково-песчаного) и внутренней штукатурки с различной паропроницаемостью (гипсоперлитовая, цементно-перлитовая, известково-песчаная) приводит к образованию значительной зоны конденсации. Это в свою очередь приводит к увеличению влажности стенового материала, теплопотерь и расхода топлива, разрушению стеновой конструкции, снижению долговечности зданий и сооружений. При применении наружной штукатурки с высокой паропроницаемостью (цементно-карбонатно-перлитовая) и внутренней с различной паропроницаемостью (гипсоперлитовая, цементно-перлитовая, известково-песчаная) обеспечивается оптимальный тепловлажностный баланс стеновой конструкции, минимальные теплопотери и расход энергоресурсов, улучшение условий проживання, увеличение долговечности зданий и сооружений.
Список использованных источников
1.Галкин С.Л., Сажнев Н.П., Соколовский Л.В., Сажнева Н.Н. «Применение ячеистобетонных изделий. Теорияипрактика", "Стринко", Минск, 2006., 448с.
2.Парута В.А. Особенности технологии возведения и эксплуатации наружных стен из автоклавного газобетона / Парута В.А., Семина Ю.А., Столяр Е.А., Устенко А.В., Брынзин Е.В., // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века, №12, Москва, 2012, C. 35-39.
3.Сажнева Н.Н., Сажнев Н.П., Урецкая Е.А. Защитные системы для отделки ячеистого бетонпониженной плотности // Строительные материалы. 2009. №1. С. 17-19.
4. Я. Паплавскис, А.Фрош, Требования к штукатурным составам для наружной отделки стен из ячеистых бетонов. СПб.:Изд-во. Политехническогоун-та, 2010, С.10-15.
5. РозенфельдА. Г.,ХафмейстерД. Энергоэкономичныездания // Вмиренауки. 1988. № 6. С. 34−43
6. Булгаков С. Н. Энергосберегающие технологии вторичной застройки реконструируемых жилых кварталов//АВОК. 1998. № 2. С. 5
7. Кочегаров А. Д. Повышение эффективности ЖКХ обеспечит его переход к рыночным отношениям // Теплоэнергоэффективные технологии: ИБ. 2002. № 2. С. 11−13.
8. Гиббонс Д., Блэр П., Гуин Х. Стратегия использования энергии // В мире науки. 1989. № 11. С. 76−85.
9. Гертис К. Здания ХХI века – здания с нулевым потреблением энергии // Энергосбережение. 2007.- 3.- с. 34-36