Контекст
Автоклавный газобетон низких плотностей позволяет возводить стены жилых зданий, не прибегая к устройству слоистых конструкций.
Материал обладает двумя основными значимыми характеристиками:
- прочность выше 1,5 Н/мм² позволят ему стать конструкционной основой каменной стены;
- теплопроводность ниже 0,15 Вт/(м·°С) позволяет выступать единственным теплоизоляционным слоем экономически и эстетически приемлемой толщины.
Постановка задачи
Свежий пример обоснования такой возможности с точки зрения тепловой защиты — работа, выполненная в НИИСФ РААСН по заказу ДСК ГРАС.
В НИИ Стройфизики были проведены два исследования: лабораторное определение теплопроводности автоклавного газобетона ГРАС марки по средней плотности D300 и расчетное обоснование класса энергетической эффективности многоквартирного здания с наружными стенами, выполненными кладкой из D300 толщиной 0,3 м, в климате Самары и Ставрополя.
Состав и результаты проведенной работы. Теплопроводность
Теплопроводность D300 определялась в апреле 2023 г. на образцах толщиной 0,05 м, испытания теплопроводности в сухом состоянии (λ₀) проводились по ГОСТ 7076–99, пересчет теплопроводности на эксплуатационную влажность (λD) осуществлен по Приложению Д СП 345.1325800.2017 и ГОСТ Р 59985-2022.
Справка о смысле λ₁₀ и λ₂₅
Теплопроводность традиционно описывается при температуре 25 °С, но в последние годы явочным порядком для большинства теплоизоляционных материалов стала декларироваться при температуре 10 °С, как более близкая к средней в толще материала за отопительный период. Теплопроводность λ₁₀ ниже, чем λ₂₅ на пару процентов. В обычных рациональных расчетах этой разницей можно пренебречь, но когда речь заходит о сравнении материалов и когда это сравнение проводят в коммерческих целях, каждая доля процента оказывается на счету. Поэтому по результату испытаний и расчетов в протокол включены две таблицы с теплопроводностями при разных температурах.
Обе таблицы из протокола испытаний №1/12060 от 19.05.2023 г. приведены на рис. 1.
Для расчетной части работы использованы значения теплопроводности при температуре 25 °С. Для расчета стен жилых зданий в сухой климатической зоне Самары использовано значение λА = 0,094 Вт/(м·°С), в нормальной климатической зоне Ставрополя λБ = 0,100 Вт/(м·°С).
Рисунок 1. Таблицы с показателями теплопроводности автоклавного газобетона D300 ДСК ГРАС.
Состав и результаты проведенной работы. Класс энергосбережения
Второй частью комплекса научно-технических работ стала проверка нормативных требований по тепловой защите типового многоквартирного здания с однослойной ограждающей конструкцией с применением автоклавного газобетона D300 торговой марки «ГРАС» для климатических условий г. Самары и г. Ставрополя с присвоением им класса энергосбережения.
Справка о классе энергосбережения
Не все понятия, используемые в нормативном поле, одинаково объективны и обоснованы. К объективным характеристикам объекта относятся измеримые или вычисляемые показатели, имеющие физический смысл и записываемые в физических терминах единицы измерения.
К характеристикам, призванным упростить восприятие, но не имеющим физического смысла мы можем отнести, в частности, класс энергосбережения. Он упоминается в 27-й строке энергетического паспорта здания по форме приложения Д СП 50.13330.2012 в разделе «Комплексные показатели расхода тепловой энергии».
Класс энергосбережения — показатель, характеризующий отношение расчетной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период к нормируемой удельной характеристике. Но указывается он не в долях или процентах, а принимается по таблице. Упоминание энергосбережения здесь семантически ошибочно, поскольку по смыслу показателя он является характеристикой энергопотребления. Показатель показывает, насколько меньше или больше нормируемой величины здание потребляет энергии на отопление и вентиляцию на стадии эксплуатации. Т.е. мы фиксируем низкое потребление энергии на стадии эксплуатации, но говорим о нем, как о комплексной характеристике здания за все стадии его жизненного цикла.
Для проверки выполнения требований по тепловой защите было выбрано типовое многоквартирное здание — жилой 22-этажный дом П-образной формы. Наружные стены однослойные из автоклавного газобетона марки по средней плотности D300 толщиной 0,3 м.
Расчет в части стен состоял в следующем.
В ограждающей конструкции (стене) были выделены узлы, влияющие на тепловые потери: это узлы сопряжения кладки с плитой перекрытия, примыкания оконных блоков к стене и цоколю, углы конструкции, швы кладки. Исследуемая конструкция была разбита на условные элементы:
- газобетонные блоки – плоский элемент 1;
- примыкание оконного блока к стене – линейный элемент 1;
- примыкание стены к цоколю – линейный элемент 2;
- кладочные швы – линейный элемент 3;
- сопряжение плиты перекрытия с перфорацией – линейный элемент 4;
- углы – линейный элемент 5.
Результатом расчета стало определение приведенных сопротивлений теплопередаче исследованных конструкций (в условиях эксплуатации А — 2,76 (м²·°С)/Вт, в условиях эксплуатации Б — 2,62 (м²·°С)/Вт).
Общий расчет энергетических показателей здания учитывает свойства теплозащитной оболочки, вентиляционную характеристику, теплопоступления от солнечной радиации и бытовые тепловыделения.
В ходе работы установлена расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию исследованного здания за отопительный период.
Для г. Самара qрот = 0,143 Вт/(м³·°С), для г. Ставрополь qрот = 0,106 Вт/(м³·°С), что существенно меньше величины 0,290 Вт/(м³·°С), нормируемой (базовой) по табл. 14 СП 50.13330. Снижение от требуемого значения составляет 51% для условий Самары, что соответствует классу энергосбережения «А+» по табл. 15 СП 50.13330, и 63% для условий Ставрополя, что соответствует классу энергосбережения «А++».
Резюме
Экономичные в реализации, сравнительно тонкие однослойные стены из автоклавного газобетона D300, обеспечивают высокие классы энергосбережения зданий при величине ГСОП до 5000 (для Самары было определено значение 4841) и повышенные для более суровых климатических условий на большей части территории России.
Протокол испытаний и заключение по результатам расчета могут быть получены в ДСК ГРАС по запросу.