При возведении энергоэффективных городских объектов (по ТКП 45-2.04-196-2010 — объекты 1 класса по энергетической эффективности) применяют, как правило, конструктивные схемы (системы) с поэтажно опертыми стенами, имеющими сопротивление теплопередаче RT 3,2 м2 К/Вт.
В качестве основного слоя стены толщиной а = 300-400 мм массово используют блоки по СТБ 1117-98 из автоклавного газобетона (АГБ) средней плотностью r = 450-500 кг/м3 или керамические блоки по СТБ 1719-2007 «Блоки керамические поризованные пустотелые. ТУ».
Встречаются конструкции однослойных поэтажно опертых стен. При этом перекрытие «утапливают» в стене на 8-10 см. Между образовавшимися консольными выступами стены размещают теплоизоляционный (ТИ) материал (рисунок 1).
На «ложковую» кладку стены толщиной а = 400 мм из рядовых отечественных стеновых блоков из АГБ с r = 450-500 кг/м3 и ТИ слой (представлен в основном жесткими минераловатными плитами) наносится сплошное штукатурное покрытие с необходимой паропроницаемостью (см. рисунок 1).
Наблюдения показывают, что в тонком ТИ слое (8-10 см) в уровне перекрытия иногда появляются деформации (рисунок 2). Одна из возможных причин этого явления — применение в стене разнородных материалов (вследствие ряда причин ТИ плиты из АГБ (относятся к твердой тепловой изоляции) существующего качества использовать не получается). Кроме того, в тонком ТИ слое сорбируется влага (данные о ползучести, щелочестойкости, водопоглощении и равновесной влажности ТИ материалов весьма противоречивы и в нормативных документах не указаны).
Для однослойной стены из АГБ с r ≤ 450 кг/м3 при а = 400 мм на основании действующих ТКП разработчиками уверенно декларируется уровень RТ 3,2 м2 к/Вт. Вместе с тем, практически это достижимо в случае, когда применяют не рядовые блоки на традиционном газообразователе, а блоки с равномерной мелкопористой макроструктурой, произведенные на наших передовых заводах (аналоги импортных блоков «Итонг-энерго» с низкой теплопроводностью l и высокой прочностью R). Заявляя RТ 3,2 м2 к/Вт при а = 400 мм, проектировщики не учитывают анизотропию теплопроводности газобетона (в зависимости от положения блока из АГБ в стене параметр l может иметь значения, разнящиеся на 15-20 %).
Фактически в энергоэффективных домах со стенами из АГБ при а = 400 мм может иметь место RТ < 3,2 м2 к/Вт (авторское мнение № 1). О европейском уровне RТ > 4,0 м2 к/Вт в этом случае говорить не приходится (при относительно низкой материалоемкости стены при а = 400 мм имеет место и недостаточный (негарантированный) уровень RТ).
В связи с этим в практике строительства с целью исключения риска получить общий RТ < 3,2 м2 к/Вт имеют место конструкции двуслойных поэтажно опертых стен с применением «ложковой» кладки толщиной а = 300-400 мм из АГБ с r= 450-500 кг/м3 (основной слой стены с RТ < 3,2 м2 к/ВТ).
Для повышения общего RТ такой двуслойной стены до расчетного прогрессивного уровня RТ >> 3,2 м2 к/Вт монтируют второй (наружный) слой в виде «скрепленной» теплоизоляции, как правило, из минераловатных или пенопластовых плит.
Однако в условиях поточного строительства сложно выполнить требования ТКП 45-5.08-75-2007 «Изоляционные покрытия. Правила устройства», где установлено, что при устройстве теплоизоляции подготовленное основание должно иметь влажность W ≤ 4 % — для сборных конструкций; W ≤ 5 % — для монолитных конструкций. Как правило, в построечных условиях блоки из АГБ в течение полугода имеют W > 10 % (после автоклавирования W = 26-28 %).
По убеждению автора настоящей статьи, пенопластовые материалы вообще не следует применять в сфере жилищного строительства (авторское мнение № 2). Как говорят ученые, синтетические полимеры в любых изделиях по причине структурной неустойчивости не должны контактировать с человеком (информации в СМИ на эту тему достаточно; исключение составляют пластиковые стаканчики).
Вместе с тем применяемая в новом строительстве пенопластовая (пенополистирольная прежде всего) теплоизоляция любого декларируемого качества имеет неоспоримое достоинство: после успешной сдачи энергоэффективного дома в эксплуатацию ее можно молниеносно… демонтировать (авторское мнение № 3).
Пенополистирольные плиты активно и нерационально используют и в ремонтных работах для герметизации узлов сопряжений конструкций, и для дополнительного утепления фасадов (рисунок 3).
После анализа увиденного (см. рисунок 3) зададим себе вопрос: если уж так случилось, что возникла необходимость стену из АГБ с r= 450-500 кг/м3 утеплить (или модернизировать?), то почему не облицевать ее ТИ плитами из того же АГБ (см. CTБ 1034-96 «Плиты теплоизоляционные из ячеистых бетонов. ТУ»)? Тогда бы мы имели еще один пример, подтверждающий наш статус европейской «ячеистобетонной» державы (авторское мнение № 4). А так… имеем пример нерационального применения АГБ в качестве тонкого слоя ТИ материала (рисунок 4 — аналог рисунка 2).
Представляется уместным задаться еще одним вопросом: если директивно долговечные керамическую и стекловидную плитки для облицовки стен из кирпича и ячеистобетонных блоков применять нельзя, то почему пенопласты с практически нулевой паропроницаемостью — «льзя»?
Отвечаем: отчасти потому, что у них рекордно низкий уровень l и с ними можно работать играючи. Так?
Думается, что этому «зефиру» для тараканов (авторское мнение № 4) — несмотря на то, что «знатоки» утверждают, будто у экструзионного пенополистирола отличное качество, паропроницаемость и долговечность — место в некоей кунсткамере заблуждений. Сложно даже предположить, что нашему современнику придется жить в доме, явно и скрытно «нафаршированном» пенопластами и другими пластмассами («прогрессивные» пластмассовые стаканчики по-прежнему не обсуждаются), т.е. в условиях с неблагоприятным микроклиматом.
В 1970-1980 гг. отечественная стройиндустрия получила положительный импульс (авторское мнение № 5), и в Союзе началось массовое строительство заводов по производству изделий из АГБ. К сожалению, и силикатного кирпича тоже, причем опережающими темпами.
Как сейчас приспособить тяжеленный и долговечный силикатный кирпич к решению задач в области энергоэффективного строительства? Понятно, что для «выживания» ему предложат «дуэт» с легчайшими и недолговечными пенопластами в присутствии новейших систем кондиционирования, рекуперации и прочего интеллектуально-
наукоемкого (авторское мнение № 6). Однако неужели наши горожане достойны получать безальтернативные «интеллектуальные» квартиры с пультами управления и многострочными рекомендациями по эксплуатации много чего?..
Трудно поверить, но с первых строчек хотелось быть кратким (помните Козьму Пруткова и его мудрое «Будь проще… »?) и сразу же заявить, что среди стеновых материалов для массового энергоэффективного строительства (и в городах, и в селах) альтернативы качественному АГБ в настоящее время нет, а потенциал АГБ еще далеко не исчерпан, в т. ч. и как ТИ материала. Рациональное применение изделий из АГБ позволит не перенасыщать энергоэффективный дом инженерным оборудованием на старте его эксплуатации, а по мере необходимости, с учетом пожеланий жильцов дооснащать его надежными новинками в спокойном режиме, включая системы автономного поквартирного отопления (авторское мнение № 7).
Итак, в развитие технического решения согласно рисунку 1 к рассмотрению предлагается модернизированная конструктивная схема однослойной поэтажно опертой теплой стены (рисунок 5). Нижеописанное техническое решение служебным не является.
Стена (см. рисунок 5) содержит основную часть 1 толщиной а («тычковые» блоки) с консольным выступом 2 и дополнительную часть стены 3 толщиной b и высотой d, размещенную между консольными выступами 2 и примыкающую к основной части стены 1 и, например, к перекрытию 4 толщиной с. В основной части стены 1, примыкающей к несущим конструкциям (в данном случае — к плите перекрытия 4, а в общем случае — к плите перекрытия и/или колонне) выполнено сужение, например, ступенчатого вида 5 таким образом, что консольные выступы смежных участков основной части стены 1 выполнены с зазорами высотой f, g (исполнение может быть как f = g, так и f ≠ g) к примыкающим несущим конструкциям (плите перекрытия и/или колонне). Зазоры в узле сопряжения могут быть выполнены, например, путем использования блоков 5 (доборных или рядовых). Возможны и конструктивные схемы стен, при которых g = 0, f ≠ 0 (d = с + f). Также может быть получен и разрез стены при f = 0, g ≠ 0 (d = c + g).
Величина (вылет) консольного выступа 2 «тычковых» блоков может назначаться исходя из необходимости обеспечения прочности и устойчивости стены.
Неблагоприятная схема нагружения стенового блока 1 предполагает опирание, например, каменщика массой 120 кг на консольный выступ 2 с силой, например, 0,6 кН. При этом основная часть стены 1 имеет достаточную несущую способность (в блоках из качественного АГБ с необходимым уровнем R возникает сложное напряженное состояние вследствие изгиба и среза перпендикулярно горизонтальным клеевым швам).
Аналогично описанным могут быть представлены и конструктивные схемы узлов сопряжений основной части стены с колонной. При этом возможно устройство воздушных прослоек (толщиной 2-4 см) различной конфигурации.
При толщине основной части стены, например, a = 600 мм («тычковые» блоки из АГБ с r = 400-450 кг/м3) заполнение пространства между консольными выступами ТИ материалом с l ≤ 0,07 Вт/(мК) толщиной, например, b = 180-200 мм и высотой на 150-200 мм большей толщины перекрытия обеспечивает необходимый уровень теплотехнической однородности однослойной стены из АГБ по высоте здания, и при этом RТ > 3,2 м2 К/Вт.
В связи с увеличенным объемом ТИ материалов (при наличии воздушной прослойки 6 и d >> c; см. рисунок 5) существенно возрастут RT и качество узлов сопряжения стены с несущими элементами здания (рисунок 6).
Вместо воздушной прослойки может быть применен гидрофобный ТИ неорганический материал, или возможны другие технические решения.
В случае применения «тычковых» стеновых блоков из качественного отечественного АГБ с r = 350-400 кг/м3 (наступит время, и в рамках другого разговора честно порассуждаем о конкурентоспособности наших изделий из ячеистых бетонов, о сырье и прочем волнующем) или блоков, аналогичных по качеству блокам «Итонг-Энерго», однослойная стена толщиной 500 < а ≤ 600 мм (по СТБ 1117-98 подходящий блок из ячеистого бетона при кладке «на клею» имеет размеры, например, 198х295х598 мм) может иметь RТ > 4,0 м2 К/Вт.
При этом будет экономиться железобетон перекрытия, а в жилых помещениях (при использовании защитно-отделочных составов с необходимой паропроницаемостью) установится благоприятный микроклимат вследствие применения в стене неорганических материалов (рисунок 7).
Понятно, что «тычковая» кладка из АГБ-блоков предполагает разработку соответствующих ТТК и повышенную культуру строительного производства. Ко всеобщему сожалению, использование в однослойной стене экологически и эстетически привлекательных «тычковых» керамических блоков по СТБ 1719-2007 для обеспечения RТ > 4,0 м2 К/Вт проблематично. Такие блоки лучше применять в системах утепления «вентилируемый фасад» (авторское мнение № 8).
Прошу уважаемых читателей дать экспертную оценку техническому решению согласно рисункам 5 и 7, а также высказать авторитетное мнение о перспективе его использования в «Год бережливости».
Вадим Опекунов, инженер-строитель, доктор технических наук