Влияние расположения конструктивных слоев на распределение температуры внутри ограждающих конструкций

В теплотехническом расчете последовательность расположения слоев в ограждающей конструкции не играет важной роли. Расположение слоев в значительной мере влияет на изменение температуры внутри ограждения, и особенно при влагозащите ограждающей конструкции.

Влияние последовательности расположения слоев на изменение распределения температур внутри ограждения рассматривается на ограждающих конструкциях, выполненных из кирпичной кладки с различным расположением утепляющего слоя

(рис. 2.3).

Рис. 2.3. Распределение температур по сечению ограждающих конструкций:

а) однослойной конструкции; б) при размещении утеплителя с наружной стороны; в) то же, с внутренней стороны; г) то же, внутри ограждения; д) то же, с наружной стороны и устройством вентилируемой воздушной прослойкой

Вследствие отсутствия утеплителя в однослойной кирпичной стене, оштукатуренной с обеих сторон (рис. 2.3, а), происходит резкое падение температуры. При этом часть ограждения находится в области отрицательных температур в холодный период времени и испытывает значительные температурные напряжения. Резкое падение температуры показывает, что при отключении системы отопления тепловая энергия будет быстро переходить из стены в наружный воздух и теплонакопительная способность ограждения будет быстро исчерпана. Учитывая тот факт, что плоскость возможной конденсации в однородных однослойных ограждениях располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины от внутренней поверхности конструкции, что также негативно сказывается на теплозащитных качествах такого ограждения.

При наружном расположении слоя утеплителя вся толщина кирпичной кладки находится в области положительных температур (рис. 2.3, б). При отключении отопления наружу будет передаваться незначительное количество тепловой энергии, так как ее передача будет задерживаться утеплителем. В кирпичной кладке не будут возникать трещины от температурных деформаций. Расположение утепляющего слоя снаружи защищает кирпичную кладку зимой от сильного охлаждения, а летом – от перегрева, что обеспечивает комфортные условия проживания людей. Для предохранения утеплителя от атмосферных факторов необходимо защищать его с помощью штукатурного слоя. При этом штукатурный слой должен обладать паровоздушными свойствами, чтобы не допускать скопления водяных паров внутреннего воздуха на границе раздела поверхности «утеплитель-штукатурный слой», а выводить их через себя в атмосферу.

В случае расположения утепляющего слоя с внутренней стороны ограждения вся толщина кирпичной стены в зимний период будет находиться в области отрицательных температур и испытывать значительные температурные напряжения (рис. 2.3, в). Кроме того, расположение утепляющего слоя с внутренней стороны ограждения может привести к появлению конденсата на наружной стороне утеплителя, что со временем может привести к потере утеплителем своих теплоизолирующих свойств. Для нейтрализации негативных последствий необходимо предусмотреть перед утеплителем дополнительный слой пароизоляции из синтетического материала толщиной не менее 200 мк или алюминиевой фольги.

Расположение утеплителя внутри кирпичной стены является более предпочтительным, так как несущий слой стены в этом случае располагается в области положительных температур и при отключении отопления обеспечивает в течении длительного времени отдачу тепла в помещения (рис. 2.3, г). Несущая часть стены в течении года не испытывает температурные напряжения. Однако при таком расположении утеплителя возможно образование конденсата на его наружной поверхности, так как плоскость возможной конденсации в многослойных ограждающих конструкциях совпадает с наружной поверхностью утеплителя. За летний период водяные пары в некоторых случаях не смогут полностью мигрировать через слой кирпича и начнут скапливаться на границе раздела «утеплитель-кирпич». При понижениях температуры на этой поверхности постепенно будет происходить конденсация паров и образовываться капельножидкая вода, которая станет впитываться в материал с большей величиной водопоглощения, т.е. в утеплитель. За несколько лет по этой причине утеплитель намокнет и потеряет свои теплозащитные качества и стена начнет промерзать.

Наиболее рациональным является расположение утеплителя с наружной стороны ограждения с устройством вентилируемой воздушной прослойки перед облицовочным слоем (рис. 2.3, д). Расположение утеплителя с внешней стороны стены способствует тому, что вся толщина кирпичной кладки находится в области положительных температур и не испытывает температурных напряжений. Стена зимой остается теплой, поэтому в помещении обеспечивается комфортный микроклимат. Наличие вентилируемой воздушной прослойки способствует отведению конденсационной влаги из утепляющего слоя во внешнюю среду, а наличие облицовочного слоя предотвращает намокание утепляющего слоя от дождя.