Хлевчук - Теплотехнические и звукоизоляционные качества ограждений домов повышенной этажности

В. Р. ХЛЕВЧУК. Е. Т. АРТЫКПАЕВ

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ОГРАЖДЕНИЙ ДОМОВ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1979

Хлевчук В. Р., Артыкпаев Е. Т.

Теплотехнические и звукоизоляционные  качества ограждений домов повышенной этажности. — М.: Стройиздат, 1979. — 255 с, ил.

На основе опыта крупнопанельного домостроения в Москве  показаны теплофизические и звукоизоляционные качества ограждающих конструкций зданий повышенной этажности и строительных материалов для них. Даны рекомендации по дальнейшему их улучшению.

Приведены результаты экспериментальных исследований теплофизических и влажностных характеристик и долговечности  теплоизоляционных полимерных материалов, а также теплоусвоения различных типов Покрытий полов и теплопередачи в заполнениях оконных проемов. 

Изложены методика и универсальная программа расчета температурных полей сложных сечений легких ограждающих конструкций. Приведены результаты исследований их звукоизоляции. Книга предназначена для инженерно-технических работников  проектных и строительных организаций.

© Стройиздат, 1979

ПРЕДИСЛОВИЕ

В соответствии с решениями XXV съезда КПСС  десятой пятилетке намечено ввести в эксплуатацию 550 млн. м2 жилой площади.

Новая Конституция СССР закрепляет право граждан на жилище. Партия и правительство, проявляя  постоянную заботу об улучшении условий жизни трудящихся, большое внимание уделяют повышению качества  жилищного строительства и созданию комфортных условий в зданиях, где живет и работает человек. 

Индустриализация строительства, применение достижений  современной науки и техники и передового опыта позволяют  сегодня строить дома высокого качества.

Вопросы повышения качества строительства,  обеспечения необходимых микроклиматических условий в помещении, улучшения планировки квартир, а также архитектурной выразительности зданий московские строители успешно решали на всех этапах развития полносборного домостроения.

Достижения строительной физики открывают  широчайшие возможности в использовании новых  строительных материалов для создания эффективных  ограждающих конструкций, отвечающих условиям нормальной эксплуатации зданий и защиты человека от  неблагоприятных воздействий внешней среды. Инженерные  решения современных зданий, и в том числе ограждающих конструкций, непрерывно совершенствуются, санитарно- гигиенические требования к ним возрастают,  следовательно, обеспечение комфортных условий пребывания человека в здании и помещении — наиболее важная  задача прикладной строительной физики. Создание комфортных условий в помещении в основном  обеспечивается теплозащитными и звукоизоляционными качествами ограждающих конструкций.

Москва является огромной строительной площадкой, на которой ежегодно вводится в эксплуатацию свыше 4 млн. м2 жилой площади и применяются наиболее  прогрессивные и совершенные конструктивные решения крупнопанельных зданий, в том числе и домов повышенной этажности. Опыт работы московских строителей  оказывает определяющее влияние на технический прогресс в строительстве нашей страны.

В начальный период развития крупнопанельного и крупноблочного строительства Москва застраивалась в основном малоэтажными зданиями, а уже к 1969 г. строительство 5-этажных домов резко снизилось и составило всего 8,77о. Основное место в застройке города заняли дома повышенной этажности (девять этажей и выше).

В 1973 г. их доля составила более 97% в общем объеме построенных зданий. В настоящее время Москва  полностью переходит на строительство домов повышенной этажности из унифицированных деталей.

Использование в домах повышенной этажности  прогрессивных конструкций и эффективных материалов  требует особого внимания к теплозащитным и  звукоизоляционным качествам ограждений, в частности  однослойных и многослойных панелей, включая панели на гибких связях, к температурному режиму стыковых соединений ограждающих конструкций.

Применение в многослойных стеновых конструкциях и покрытиях теплоизоляционных материалов, особенно полимерных, вызывает необходимость исследовать  долговечность самой теплоизоляции и сроки ее службы в ограждениях, изучать опыт применения пенопластов в строительстве для получения расчетных значений их теплофизических параметров. При этом одной из  важнейших задач является сокращение потерь тепла в  зданиях и сооружениях.

Известно, что почти половина теплопотерь зданий происходит через заполнения оконных проемов. При этом в нижних этажах здания через неплотности окон наружный воздух интенсивно поступает в помещения, а в верхних — преобладает эксфильтрация, которая при повышенных температурах и влажности внутреннего  воздуха является причиной образования наледей на  наружных остеклениях.

Воздушный режим (воздухообмен) в зданиях  повышенной этажности имеет сложный характер, поэтому метод теплотехнического расчета окон при условиях фильтрации воздуха нуждается в совершенствовании.

В настоящее время в строительстве зданий все шире применяют легкие навесные панели из стали,  алюминиевых сплавов и высокоэффективных теплоизоляционных материалов. Обеспечение требуемых теплозащитных  качеств стыковых соединений таких панелей при  проектировании и строительстве требует предварительного проведения сложных экспериментальных исследований и совершенствования методов расчета, в частности  расчета температурных полей узлов стыковых соединений с применением ЭВМ.

Комфортные условия в помещении зависят не только от теплозащитных свойств наружных ограждающих  конструкций, но и от теплотехнических качеств покрытий пола. Массовое применение в строительстве рулонных покрытий, особенно линолеумов на теплозвукоизолирующей основе, вызывает необходимость их  теплотехнической оценки, разработки экспериментальных методов  определения показателя тепловой активности покрытий полов.

Для нормального отдыха людей в жилых помещениях очень нужна тишина. В этом вопросе важную роль  сыграют конкретные предложения по снижению уровня шума, проникающего в жилые помещения от лифтовых установок.

В книге на опыте строительства в Москве обобщены результаты многолетних исследований теплотехнических и звукоизоляционных качеств ограждающих,  конструкций домов повышенной этажности, выполненные  авторами в лаборатории физических методов исследования НИИМосстроя.

Авторы выражают благодарность инженерам Н. М. Баландину, Н. Д. Ципиной, И. А. Румянцевой, Н. Ф. Калядиной и другим за оказанную помощь при  написании и подготовке к печати отдельных глав книги.

ГЛАВА I. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

1. ТРЕБОВАНИЯ К МИКРОКЛИМАТУ ПОМЕЩЕНИИ

Основное назначение жилого здания — защита людей и их имущества от неблагоприятных внешних  климатических воздействий.

Организм человека весьма чувствителен к  одностороннему или местному охлаждению какой-либо части тела. Это обычно приводит к различным заболеваниям. Равномерное и медленное охлаждение человек переносит лучше.

Внутренняя поверхность наружных ограждений  здания с пониженной против нормируемой температурой интенсивно поглощает лучистое тепло, способствуя тем самым одностороннему охлаждению человеческого  организма. Ограждение с такой внутренней поверхностью не удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям.

Характеристики нормального микроклимата  помещения изменяются в довольно узких пределах. Допустимое колебание температуры внутреннего воздуха от  нормируемого должно быть не больше 3°С, а подвижность воздуха в помещении — в пределах 0,1—0,2 м/с. Почти безболезненно воспринимается относительная влажность внутреннего воздуха от 20 до 60%. Чем выше сопротивление теплопередаче наружного ограждения, тем выше температура и интенсивнее  тепловое излучение его внутренней поверхности. Чем ниже температура воздуха в помещении, тем большую роль в теплопотерях играет излучение. При этом температура внутренней поверхности ограждения играет более  важную роль, чем температура воздуха в помещении, так как внутренние поверхности с низкой температурой  особенно интенсивно поглощают тепловое излучение  человека, вызывая в некоторых случаях переохлаждение его организма. Из рис. 1 видно, что теплопотери излучением в общем теплообмене человека с окружающей средой при нормальных условиях составляют около половины, испарением воды через кожу и из легких — около 20 % конвекцией и теплопроводностью — около 30%. Лучистое тепло от комнатных предметов и поверхностей ограждении создает тепловой комфорт даже при пониженной температуре внутреннего воздуха.

На рис. 2 показано, как влияет температура  внутренней поверхности наружной стены на лучистый  теплообмен предметов- с различной температурой, и  схематически изображены потери тепла кожей человека  излучением в сторону внутренних стен помещения и наружных ограждений: в сторону окна с двойным остеклением в 2, а в сторону кирпичной стены в 1,4 раза больше, чем в сторону внутренних стен помещения. Таким образом, холодные наружные стены поглощают больше лучистого тепла, и такое помещение кажется человеку холодным даже тогда, когда температура внутреннего воздуха  достаточно высокая (например 20°С). В помещении с  более теплоизолированными наружными ограждениями происходит меньшее поглощение лучистого тепла,  ощущается большее содержание тепловых лучей в  помещении, оно кажется теплым и уютным даже тогда, когда вентилируется прохладным наружным воздухом. Все это свидетельствует о том, что температура внутреннего воздуха еще не дает правильной картины теплового  состояния и гигиеничности помещения: кроме температуры внутреннего воздуха необходимо принять в расчет и температуру внутренних поверхностей наружных  ограждений, и подвижность воздуха в помещении.

Световые проемы современных жилых зданий  проектируют с большими площадями остеклений, чтобы дать помещению возможно больше солнечного света. 

Помещения с большими площадями остеклений в зимнее  время сильно охлаждаются вследствие низких температур поверхностей остеклений. Коэффициент теплопередачи окон с одинарным остеклением фактически составляет 3—6, а с двойным —2,2—3 Вт/(м2-К).

Для увеличения теплозащитной способности окон в зимнее ночное время обычно закрывают шторы, это  несколько увеличивает сопротивление теплопередаче заполнения оконного проема. В дневное солнечное время окна лучше не зашторивать, так как через облучаемые солнцем окна за счет рассеянной радиации и зимой  поступает тепло, достаточное для создания теплового  комфорта помещения.

Все сказанное объясняет основные  санитарно-гигиенические требования, сформулированные в  Строительных нормах и правилах. Обеспечение заданных  температур внутреннего воздуха, внутренних поверхностей наружных стен, покрытий полов, правильный выбор  соотношения площадей остеклений и их теплоизоляция служат в конечном итоге основой для удовлетворения санитарно-гигиенических требований.

2. КОНСТРУКТИВНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ

Домами повышенной этажности принято считать  здания от 9 до 40 этажей.

Практика проектирования и строительства  многоэтажных зданий определила две широко применяемые конструктивные схемы: панельную и каркасно-панельную. Среди крупнопанельных жилых зданий наибольшее распространение в строительстве получили дома серии 11-57, 11-49, 1605-AM и др. Конструктивную основу 9- и 12-этажных домов серии 11-57 (рис. 3) составляют внутренние поперечные несущие стены-перегородки из плоских железобетонных панелей толщиной 14 см и сплошные размером «на комнату» панели перекрытий такой же толщины. Наружными стенами служат  офактуренные белым цементом керамзитобетонные  прокатные одно- и двухмодульные панели толщиной 32 см, длиной 6,4 м с двумя оконными проемами. 

Горизонтальные стыки наружных и внутренних стен выполнены из цементно-песчаного раствора марки М150. Вертикальные стыки изнутри герметизируют гернитом в обмазке  мастикой КН-2, оклеивают рубероидом и утепляют  теплоизоляционным вкладышем. Полость стыка замоноличивают раствором или бетоном марки М200 на заполнителе мелкой фракции.