29.06.2009. Стены современных энергосберегающих зданий

Проблемы энергосбережения при эксплуатации жилых зданий, впервые нормативно продекларированные введением в действие СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника», поставили ряд сложнейших задач не только перед предприятиями строительной индустрии, но и перед строительством в целом.

Стоит напомнить, что до середины 90-х годов в Госстрое РФ бытовало мнение о целесообразности полного закрытия домостроительных комбинатов и о переходе на строительство многоэтажных зданий с применением железобетонных каркасных или металлических конструкций. Между тем, например, в Московской области, действовало 11 заводов КПД, оснащенных сложным технологическим оборудованием, на которых работали десятки тысяч людей. Можно по-разному оценивать результаты деятельности ДСК, качество возведенных ими зданий, но нельзя не констатировать факт, что в значительной мере именно крупнопанельное строительство смогло сдержать нараставший жилищный кризис.

Для того чтобы вдохнуть жизнь в останавливающееся производство, необходимо было разработать такую конструкцию стеновых панелей, которая, удовлетворяя новым требованиям СНиП II-3-79*, не требовала бы переделки парка существующей на ДСК оснастки.

Мосгражданпроектом, НИИ Строительной физики и НИИЖБ была разработана трехслойная железобетонная панель с железобетонными малого размера шпоночными соединениями слоев и эффективным утеплителем. Всесторонние теплофизические и прочностные исследования позволили сделать эти панели массовой продукцией, на основе которой теперь работают практически все ДСК Московской, а теперь и Саратовской области.

Замена конструкции стыка панелей с противодождевым гребнем на плоские, применение современных герметиков и мастик в значительной мере сказались и на качестве фасадов зданий, и на теплофизических качествах стыков. Зимой нынешнего года на построенном жилом крупнопанельном здании в г. Подольске фирмой «Веемо», аккредитованной при Мособлэнергонадзоре, были экспериментально исследованы его теплоизоляционные качества. Тепловизионное обследование позволило установить, что приведенная величина сопротивления передаче ограждающих конструкций Rэксп.= = 3,35 м2•°С/Вт + 1,5% (расчетное значение Rпр = 3,01 м2•°С/Вт).

Реализация построенных жилых домов позволила домостроительным комбинатам получить средства, необходимые для поиска новых конструкций зданий, отвечающих требованиям современных объемно-планировочных и фасадных решений. Это тем более важно для организации необходимых проектных и научно-исследовательских работ в условиях полного отсутствия бюджетного финансирования.

К настоящему времени основные объемы строительства составляют единичные здания при уплотнении существующей застройки, а не строительство новых микрорайонов. Отсюда требование к увеличению этажности. Естественным является поиск возможностей изменения облика этих зданий, отход от «крупнопанельных» традиций. Как правило, наружные стены облицовываются кирпичом.

На первых этапах конструкция стен выполнялась трехслойной: наружный и внутренние слои – из кирпича и внутренний слой – из ПСБ или минеральной ваты. Зачастую, в зависимости от материала утеплителя, применялась пароизоляция стен. Крепление слоев между собой обеспечивалось связями из нержавеющей стали. Затем стены стали выполняться двухслойными: внутренний слой – из полистиролбетона и наружный – из кирпича толщиной 120 мм, связи из нержавеющей стали. Из условий огнестойкости внутренняя поверхность стены штукатурится по сетке. Полистиролбетонные блоки, их конструкция и технология изготовления разработаны ВНИИ Железобетоном. ТСН и Нормали монтажных узлов выполнены ВНИИ Железобетоном и Мосгражданпроектом.

Относительная дороговизна блоков из полистиролбетона и увеличивающийся объем строительства стимулировали поиск конструктивных решений стен из иных, более дешевых строительных материалов.

Одним из наиболее подходящих материалов, отличающимся низким коэффициентом теплопередачи, высокой прочностью и легко поддающимся механической обработке в построечных условиях, является ячеистый бетон (газобетон). Внутренний слой стенового ограждения толщиной 500 мм и его наружный слой связываются с помощью перевязки, выполняемой тычковыми рядами кирпичной кладки через два ряда блоков. Применению газобетонных блоков в массовом строительстве предшествовали экспериментальные исследования теплофизических свойств материала в НИИСФ. Были подвергнуты испытанию образцы газобетона с объемной массой 400 и 500 кг/м3. Расчетные значения теплопроводности получены равными 0,14 и 0,16 Вт/(м Ч°С). На основе этих исследований были запроектированы наружные стены жилых зданий, строительство которых начато в г. Щелкове.

Для многоэтажных зданий ограниченным является решение с поэтажной разрезкой наружных стен, при этом стена каждого этажа опирается на перекрытие. Наружная поверхность стены совпадает с наружной гранью плиты перекрытий таким образом, что на фасадах зданий образуются горизонтальные ленточки высотой в толщину перекрытия.

Применение стен поэтажной разрезки нашло повсеместное применение при строительстве многоэтажных зданий, конструктивной основой которых является система продольных и поперечных внутренних стен, связанных между собой дисками перекрытий.

Попытки закрыть выступающие на фасады здания поверхности железобетонных плит основываются на применении софатного кирпича, опирающегося на металлические конструкции из уголков, устанавливаемых по периметру каждого этажного перекрытия. Это решение слишком дорого и трудоемко, чтобы быть применимым в массовом строительстве. К сожалению, на сегодняшний день иных решений нет.

С целью решения этой проблемы была разработана конструкция стенового ограждения, позволившая вынести отделочный кирпичный слой за грань плит перекрытий на 120 мм, т.е. получить кирпичное здание, возводимое из сборных железобетонных или монолитных конструкций. В этом решении используется выполненный специальным образом кирпичный пояс, устанавливаемый на перекрытие с консольным вылетом на полкирпича за грань опоры и специальным образом скрепленный с ней.

Реализация этого решения потребовала проведения исследований как с целью определения теплофизических свойств стенового ограждения, так и его несущей способности. Такие исследования были проведены в лаборатории теплофизических характеристик строительных материалов НИИСФ и в ЦНИИСКе лабораторией кирпичных и крупнопанельных конструкций.

Результаты, полученные в ходе научно-экспериментальных исследований, позволили разработать весь комплекс проектных решений, открывающих возможность возведения многоэтажных зданий, в которых сочетаются все преимущества индустриального домостроения и современные архитектурные требования к их качеству.

Некоторые результаты исследований прочности предложенного конструктивного решения стенового ограждения войдут в новую редакцию СНиП «Каменные и армокаменные конструкции» в части определения размеров консольных вылетов участков кирпичной кладки.

Следует отметить плодотворность сотрудничества строительных, проектных и научно-исследовательских организаций в решении конкретных задач, определяемых фактическими потребностями строительства и стоящих, как правило, на стыке проблем, составляющих предметы исследований различных отраслей науки.