Энергоэффективная система кладки наружной стены здания

Полезная модель относится к области строительства, в частности к системе кирпичной кладки с воздушной прослойкой.
Применяются множество самых различных конструктивных решений наружных стен зданий, выполненных из кирпича. Одним из основных требований, предъявляемых сегодня к наружным стенам, является энергоэффективность, сбережение тепла. С этой целью для повышения теплозащиты наружных стен зданий нормами предусмотрено увеличение (R - термического сопротивления) основного показателя, обеспечивающего требуемый уровень теплозащиты в несколько раз, что создает трудности при проектировании наружных стен зданий из кирпича.
Проектировщику для обеспечения нормативного значения сопротивления теплопередачи приходится использовать различные варианты многослойных конструкций наружных стен, где в качестве теплоизоляционного слоя в кирпичных стенах используются пенополистирол, минераловатные плиты, разного рода сыпучие материалы.
Использование в наружных стенах материалов с различными эксплуатационными свойствами, санитарно-гигиеническими, противопожарными, долговечности приводит к тому, что сегодня никто не может сказать, какими эксплуатационными свойствами эти материалы будут обладать через 10, 20, 50 лет эксплуатации. Если кирпич является достаточно хорошо изученным строительным материалом, то по новым теплоизоляционным материалам, которые сегодня широко применяются при проектировании наружных стен, мы не найдем однозначного ответа.
Недостатком предлагаемых технических решений является то, что конструкции стен в результате теплотехнического расчета получаются неоднородными. Поскольку территория Российской Федерации находится в различных климатических зонах, а большей степени это районы с неблагоприятными климатическими условиями, то выполняя расчеты, появляется необходимость использования в конструкции стены утеплитель. При этом нарушается однородность конструкции. Применение утеплителя приводит к снижению долговечности конструкции, накоплению влаги и снижению со временем теплотехнических качеств стен из-за разного срока службы материалов.
Аналогом предлагаемой системы кирпичной кладки с воздушной прослойкой служит патент на изобретение № 5896, 1926 г. СССР, в котором швы кладки параллельны ее лицевой поверхности и перпендикулярны потоку тепла заполнены вместо раствора каким-либо теплоизолирующим материалом или оставляются пустыми.
Недостатком предлагаемого технического решения является, если все швы параллельны ее лицевой поверхности оставлять пустыми, получим сквозные прослойки на всю высоту здания, что приведет к увеличению конвективных потоков воздуха в воздушной прослойке, и все ее теплоизолирующие качества сведет на нет, если прослойки заполнить теплоизолирующим материалом, то получим многослойную конструкцию наружной стены, что приведет к снижению долговечности конструкции, накоплению влаги в утеплителе и снижению со временем теплотехнических качеств стены из-за разного срока службы материалов.
Аналогом предлагаемой системы кирпичной кладки с воздушной прослойкой может служить авторское свидетельство № 1333752 СССР, в котором предлагается облегченная кладка наружной стены здания, состоящая из разделенных систем утеплителя наружной и внутренней стенок, соединенных поочередно выступающими из стенок поперечными диафрагмами из тычковых кирпичей. Стена выполнена со сквозными температурными швами и с дополнительными температурными швами в наружной стенке, обрамленными дополнительными поперечными диафрагмами. Причем расстояние между дополнительными температурными швами определяют по приведенной формуле.
Недостатком предлагаемого технического решения является появление в кирпичной кладке, протяжённой по высоте воздушной прослойки, что значительно снизит, за счет возникновения в ней конвективных токов воздуха, ее теплотехнические характеристики.
Использование внутри кирпичной стены слоя теплоизоляционного материала приведет со временем к снижению теплотехнических качеств из-за разного срока службы материалов.
Прототипом является авторское свидетельство № 685780 СССР, в котором предлагается в кирпичной стене с воздушной прослойкой, включающей в себя разделенные воздушным зазором наружную стенку толщиной в ½ кирпича и внутреннюю несущую стену, соединенные между собой, стена образована чередованием рядов, один из которых содержит сочетание наружного ложкового кирпича и пары тычковых внутренней стенки с воздушным зазором между ними и примыкающих к ним с торцов тычковых кирпичей, а другой, уложенный со смещением к первому на ¼ кирпича, содержит сочетание наружного ложкового кирпича и пары ложковых внутренней стенки с воздушным зазором между ними и примыкающих к ним с торцов тычковых кирпичей.
Недостатком предлагаемого технического решения является появление в кирпичной кладке, протяжённой по высоте воздушной прослойки, что значительно снизит, за счет появления в ней конвективных токов воздуха, ее теплотехнические характеристики.
Технический результат - улучшение теплотехнических характеристик, повышение сопротивления теплопередачи наружных стен здания, выполненных из кирпича, за счет создания замкнутых воздушных прослоек при кладке наружной стены здания.
Указанная цель достигается тем, что конструкция наружной стены с воздушной прослойкой, возведенная из полнотелого силикатного кирпича и газосиликатных блоков, согласно полезной модели, слой кирпичной кладки, следующий за наружным облицовочным и слоем газосиликатных блоков, выполнен из полнотелого силикатного кирпича, ложковый ряд которого укладывается со сдвигом на величину 0,02м, для обеспечения несовпадения воздушной прослойки по длине выполняется чередование укладки кирпича в слое, следующим за слоем из газосиликатных блоков со сдвигом и без сдвигов, осуществление замкнутости воздушной прослойки обеспечивается чередованием ложковых и тычковых рядов кладки с условием выполнения тычкового ряда сплошным, без сдвигов.
На рисунке показан разрез плана наружной стены с энергоэффективной системой кладки из силикатного кирпича и газосиликатных блоков.
Первый ряд предлагаемой конструкции выполнен из полнотелого облицовочного силикатного кирпича 1, следующий слой выполнен из газосиликатных блоков 2. Далее кладка из силикатного кирпича, причем ложковый ряд выполняется со сдвигом на величину 0,02м 3, для обеспечения несовпадения воздушных прослоек по длине выполняется чередование укладки кирпича в ложковом ряду. В слое, следующем за газосиликатным блоком без сдвига 4, внутренняя поверхность стены выполняется выравнивающим слоем штукатурки 5.
в.п.
с.к.
в.п.
Известно, что термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки R толщиной δ=0,02м равно 0,15 . Для сравнения термическое сопротивление слоя силикатного кирпича R толщиной δ=0,02м составит 0,023 , что в 6,5 раз меньше R, т.е. используя в кирпичной кладке замкнутые воздушные прослойки, можно значительно улучшить теплотехнические характеристики наружной стены.
Предлагаемая система кладки дает возможность возводить наружные стены зданий, обеспечивая требуемую величину сопротивления теплопередачи и однородность используемого материала без использования минераловатных теплоизоляционных плит.
о
о
сил.кир.
Результаты расчетов показывают, что термическое сопротивление ложкового ряда составит R=3,42 , а общее сопротивление теплопередачи R=3,59, что больше требуемого R=3,5.  По СНиП «Тепловая защита зданий» табл.4 для жилых и общественных зданий при градусах суток отопительного периода Д=6000(°С сутки отопительного периода). В расчетах учитывалась л=0,87 .