11046

Мембраны из архитектурного текстиля могут быть однослойными и многослойными. Наиболее распространенным материалом для тканевых оболочек (мембран) на данный момент является армированная ткань с ПВХ – покрытием, в качестве основания которой используются полиэстер или стеклохолст. Другая группа тканей – это более дорогие, но и более долговечные и прочные ПТФЭ – ткани. В третью группу можно выделить пленки. Особый интерес вызывают светопрозрачные ЭТФЭ - пленки толщиной до 2 мм, которые могут быть использованы в самостоятельном виде или же в виде сформированных из них пневмоопорных подушек [3].

Одним из главных трендов современной архитектуры является создание выразительных образов зданий и сооружений, применение нестандартных форм и необычных материалов, ярких цветовых и световых решений [4]. Используя текстильные материалы во внешних оболочках зданий и, опираясь на компьютерные методы моделирования, архитекторы могут создавать яркие и запоминающиеся уникальные объекты городской среды.

Спомощью компьютерных программ определяется план «раскроя»

ипроектируются опорные конструкции тканевых оболочек. В цехах текстиль разрезают, отдельные части сваривают в полотна нужного размера и формы. Готовая текстильная конструкция на месте расположения объекта крепится к опорам и натягивается при помощи стальных тросов.

Сложность состоит в том, что производственными комплексами для изготовления конструкций с применением текстиля обладают лишь несколько мировых компаний. Имеются также некоторые технологические трудности в обслуживании готовых объектов. В настоящее время такие комплексы начали появляться в России.

Для существующих зданий и сооружений при помощи текстильных технологий можно откорректировать дефекты и неровности стен зданий или вовсе закрыть невзрачный фасад, например, при реконструкции здания.

Применение текстильных фасадов соответствует и другому общемировому тренду в фасадной архитектуре: "истончению" и облегчению оболочек зданий. Вес мембран составляет в разновидностях текстильного материала от 0,5 до 0,6 кг на кв. м.

Вкачестве примера можно привести павильон планетария в городе Новосибирск (рис. 1, 2), покрытый композиционным текстильным материалом, вес которого 300 кг при площади покрытия 430 кв. м. Его каркас выполнен по схеме геодезического купола диаметром 18,5 м и состоит из 12 типоразмеров стальных стержней длиной от 1,85 до 2,43 м. Масса каркаса 2200 кг [6]. На примере данного павильона можно судить о адаптивности текстильных фасадов к снеговым и ветровым нагрузкам, они стойки к коррозии и ультрафиолету.

110

Низкая стоимость и высокая скорость монтажа также являются преимуществами перед традиционными облицовочными материалами.

Сооружения с текстильными фасадами отвечают высоким требованиям безопасности, так как материал текстиля не горюч и нетоксичен, что особенно привлекательно для покрытия мест массового скопления людей, например, при строительстве спортивных сооружений . На рис.3 показано первое большепролетное сооружение в России, при возведении которого были использованы пневмоопорные подушки из ЭТФЭ ткани, – олимпийский стадион Фишт в городе Сочи [2, 3]. Внешняя оболочка стадиона отвечает еще одному немаловажному тренду современной архитектуры – созданию смарт- и медиафасадов.

Современные архитектурные ткани обладают высокой степенью прозрачности. На рис. 4 и рис. 5 изображено действующее здание больницы в г. Картахена, Испания. Оно выполнено из светопрозрачного текстиля, который обеспечивает необходимое естественное освещение коридоров.

Еще одно направление в развитии внешних оболочек современных зданий напрямую связано с повышением их энергоэффективности.

Немецкие разработчики не только успешно проектируют и эксплуатируют текстильные фасады, но и создали уникальный материал: солнечные элементы на тканевой основе. Фотоэлектрический текстиль, покрывающий фасад, будет вырабатывать электроэнергию для нужд здания. Это повысит энергоэффективность здания и увеличит процент выработки экологически чистой энергии. На рис. 6 представлен проект здания церкви, фасад которой покрыт фотоэлектрической мембраной [6].

111

В.Ю. Кузин, Р.И. Исмаилов, С.Г. Васильев, Е.М. Ульянова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

О РАСЧЁТЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ УЗЛЫ СОПРЯЖЕНИЯ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ НАД НЕОТАПЛИВАЕМЫМИ ПОДВАЛАМИ С ВНУТРЕННИМИ СТЕНАМИ

Современная нормативная литература устанавливает повышенные требования к инженерным расчётам, направленным на определение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций и потерь теплоты через них. Чем выше точность расчётов, тем эффективней поддерживаются требуемые параметры микроклимата в помещениях.

Одной из приоритетных задач при определении приведенного сопротивления теплопередаче ограждений является расчёт дополнительных потерь теплоты через их линейные и точечные теплотехнические неоднородности, соответственно Ψ, Вт/(м·°С) и χ,

Вт/(шт.·°C) [1, 2].

Наиболее остро стоит вопрос определения данных показателей при реконструкции существующих зданий типового жилищного строительства.

Данное обстоятельство в первую очередь связано с тем, что в отличии от современных ограждений сведения о дополнительных потерях теплоты через неоднородности конструктивных элементов серийных панельных и кирпичных домов, после их утепления, практически отсутствуют как в нормативной, так и в справочной литературе.

Одним из нерассмотренных вопрос является учёт дополнительных потерь теплоты Ψ через перекрытия первых этажей над неотапливаемыми подвалами таких зданий. Рассмотрим типовое перекрытие, состоящее из железобетонной панели толщиной 220 мм и керамзитобетона толщиной 150 мм, которое сопрягается с несущей бетонной стеной – 140 мм.

Проведем расчёт дополнительных потерь теплоты через данный узел для двух расчётных условий: до (узел I) и после (узел II) утепления 60 мм эффективной тепловой изоляции, покрытой гипсовой стяжкой – 40 мм.

Расчётные температуры воздуха: внутреннего – tв = 20 °C; вентилируемого, неотапливаемого подвала – tпод = –25 °C.

Дополнительные потери теплоты через линейные теплотехнические неоднородности Ψ, Вт/(м·°С), определим по формуле [3…5]:

теплотехническую неоднородность, приходящиеся на 1 пог. м, Вт/м; tн –

114

температура наружного воздуха, °C, для рассматриваемого узла

где QL – потери теплоты через область с линейной неоднородностью, приходящиеся на 1 м стыка, определяемые в результате расчета температурного поля, Вт/м; Q1, Q2 – потери теплоты через участки однородных частей, вошедшие в расчетную область при построении температурного поля линейной теплотехнической неоднородности, Вт/м, равные

где S1, S2 – площади однородных частей конструкции, вошедшие в расчетную область при расчете температурного поля, м2; Rо.1, Rо.2 – условные сопротивления теплопередаче однородных частей ограждающих конструкций, м2·°С/Вт; l – протяженность линейной теплотехнической неоднородности, м, в представленных расчётах l = 1 м.

Для определения Ψ узлов I и II были проведены построения их температурных полей в программном комплексе Agros2D [6], результаты которых представлены на рисунке 1, а и б, где x – расстояние от узла до рассматриваемой точки на поверхности пола.

Программный комплекс позволяет рассчитать не только тепловые потоки q, Вт/м2 (рис. 1, д и е), вдоль внутренних поверхностей рассмотренных узлов и определять их среднее значение, но и вычислить температуру их поверхности τв, °C, как это показано на рисунке 1, в и г.

Температура точки росы tр, °C, при расчётных параметрах внутренней среды (температуре tв = 20 °C и относительной влажности φв = 50 %) составляет tр = 9,3 °C. Полученные результаты указывают на то, что при температуре в подвале, соответствующей температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для климатических условий г. Нижнего Новгорода, и отсутствии утепления, будет наблюдаться выпадение конденсата на внутренней поверхности узла I, а при наличии утепления – нет.

115

Выпадение конденсата в узле I будет выявляться крайне редко, по следующим причинам: в рассматриваемых узлах устанавливаются скрывающие их плинтусы; температура наиболее холодной пятидневки наблюдается незначительное число дней в году; продухи для проветривания зданий экранируются досками, стальными листами и иными материалами, что приводит к их герметизации и значительному повышению температуры внутреннего воздуха в неотапливаемых подвалах; покрывающие стены обои впитывают влагу; жильцы самостоятельно утепляют полы.

В ходе обработки данных, полученных по результатам построения температурных полей и расчётов, с использованием зависимостей (1)…(4), получим следующие значения дополнительных потерь теплоты через рассмотренные линейные теплотехнические неоднородности:

-до проведения мероприятий по тепловой изоляции – Ψ = 0,692 Вт/м·°С;

-после их проведения – Ψ = 0,603 Вт/м·°С.

Данные результаты свидетельствуют о том, что теплотехническая однородность рассматриваемого узла практически не повышается с его утеплением, в то же время они позволяют обосновать дополнительное утепление полов первых этажей не столько с точки зрения повышения энергетической эффективности, сколько для приведения их в соответствие с современными требованиям санитарной гигиены: температура поверхности пола должна быть не ниже τв = +18 °C.

Полученные значения коэффициентов Ψ могут быть использованы для проведения перерасчёта потерь теплоты через наружные ограждения и гидравлической перерегулировки систем отопления типовых многоквартирных жилых домов после проведения их термомодернизации.

Литература 1. Гагарин, В.Г. Учет теплопроводных включений при определении

тепловой нагрузки на систему отопления зданий / В.Г. Гагарин, В.В. Козлов, А.Ю. Неклюдов // Бюллетень строительной техники. – 2016. – № 2

(978). – С. 57-61.

2.Крышов, С.И. Опыт ГБУ «ЦЭИИС» по экспериментальной оценке эффективности энергосберегающих мероприятий в жилых и общественных зданиях / С.И. Крышов, И.С. Курилюк // Открытый семинар «Анализ и прогноз развития отраслей топливноэнергетического комплекса» – М.: Издательство ИНП РАН, 2015. – С. 20-39.

3.СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – М.: ФАУ «ФЦС», 2012.

–95 с.

4.СП 230.1325800.2015. Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей. – М.: ФАУ «ФЦС»,

2015. – 67 с.

117

5.ГОСТ Р 54851-2011. Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче. – М.: Стандартинформ, 2012. – 23 с.

6.Agros2D - Application for solution of physical fields // Agros2D URL: http://www.agros2d.org/down/ (дата обращения: 11.10.2019).

В.Ю. Кузин, К.А. Муринчик, Д.А. Линёв, Д.А. Уракова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ НАРУЖНЫЕ УГЛЫ ЗДАНИЙ ИЗ ОДНОСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Впрактике современного инженерного проектирования систем отопления гражданских и промышленных зданий необходимо с высокой точностью определять потери теплоты через ограждающие конструкции, учитывая при этом не только тепловые потоки, проходящие сквозь однородные части стен, но и через места их сопряжения с иными элементами ограждений – теплотехнические неоднородности.

Всуществующей нормативной документации приводятся сведения о дополнительных потерях теплоты через наружные углы двухслойных ограждающих конструкций [1], для однослойных (сэндвич) панелей, из которых изготавливаются большинство современных производственных и складских зданий, подобные сведения отсутствуют.

Современные сэндвич панели представляют собой два стальных листа между которыми располагается слой эффективной тепловой изоляции, стандартной толщины: 50, 80, 100, 120, 150, 200 и 250 мм. В качестве материала для теплоизоляционного слоя применяются: минеральная вата, пенополиуретан; пенополистирол; стекловолокно; полипропилен. Однослойные панели крепят к металлическому каркасу, почти исключающему наличие точечных «мостиков холода».

Теплотехнические неоднородности в зависимости от их формы подразделяются на линейные и точечные Ψ, Вт/(м·°С) и χ, Вт/(шт.·°C), методики их определения достаточно подробно изложены в [2, 3].

Авторами были проведены построения температурных полей наружных углов из сендвич панелей стандартной толщины 50…250 мм с теплоизоляционным слоем из минеральной ваты (базальтовое волокно) в программе Agros2D [3]. Некоторые из результатов представлены на рисунке 1.

Обработка полученных температурных полей средствами Microsoft

Office Excel позволила определить температуры на внутренних

118

поверхностях наружных углов (τв = 16,8…19,4 °C, рис. 2), которые во всех случаях превысили возможные для большинства производственных и складских помещений температуры точки росы – tр = 6…13 °C.

Расчётные условия: температуры наружного и внутреннего воздуха – tн = –30 °C и tв = 20 °C (г. Нижний Новгород); коэффициенты теплоотдачи на наружных и внутренних поверхностях ограждения – αн = 23 Вт/(м2·°C), αв = 8,7 Вт/(м2·°C); коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя – λут = 0,041 Вт/(м·°С).

Рис. 1. Температурные поля наружных углов стен из однослойных панелей из минеральной ваты, толщиной: а – 50 мм; б – 250 мм.

Рис. 2. Зависимость температуры внутренней поверхности угла стен из одно-слойных панелей τв, °C, от толщины слоя тепловой изоляции δут, мм.

119