Зазор в вентилируемых фасадах: расчеты, пояснения и оспаривание мифа о том, что чем больше зазор, тем лучше.

Правильно определённая толщина воздушного зазора и вычисление реальных величин сопротивления теплоотдачи в конструкции гарантируют стабильную нормализацию температурного режима внутри помещения. Также они снижают нагрузку на фасад здания, полученную под воздействием ультрафиолетовых лучей. Именно потому теплофизические свойства очень подробно изучаются и исследуются.

Основные характеристики

Под понятием вентилируемый фасад принято считать конструкции, состоящие из обрешётки, слоя теплоизоляции и облицовочных панелей. В большинстве случаев технология используется при начальном строительстве, а также полной или частичной реконструкции зданий.

Полный расчёт выполняется профессиональными проектировщиками. При этом учитывается расположение объекта недвижимости, а также его характеристики. Например, здание, построенное на открытом участке, будет иметь совершенно другие характеристики по сравнению с тем, которое расположено в черте города.
Главным отличием фасада с вентилируемым воздушным зазором от других систем является присутствие в системе слоя теплоизоляции, металлической подсистемы и облицовочного слоя, который определяет заключительный вид здания. Такие конструкции успешно применяются для теплоизоляции и декоративной отделки многоэтажных зданий, достигающих высоты более 150 метров.

Принцип работы

Движение воздушных масс в пространстве вентилируемых систем осуществляется через входные проушины, расположенные в цокольной части здания. Выход происходит через специальные отверстия в парапете и через русты между облицовочными плитами. Причём минимальный размер диаметра вентиляционных проёмов как для отработанного так и для свежего воздуха должен составлять не более 20 мм.

• При отделке керамогранитом воздушный обмен происходит только через горизонтальные русты;
• использование композитных материалов позволяет осуществлять вентиляцию через вертикальные.

Приоритетные цели

При выполнении расчёта, правильно вычисленная толщина зазора вентилируемой воздушной прослойки позволяет повысить теплозащиту ограждающих конструкций здания с соблюдением хорошего влажностно-температурного режима.
При соблюдении всех рекомендаций при расчётах нормативы должны соответствовать требованиям СНиП 11-3-79 с внесёнными изменениями №3.
Именно поэтому, подробные характеристики тепловой защиты фасадов должны быть рассчитаны и проконтролированы с соответствующим вниманием. К сожалению, не все добросовестно выполняют эти действия, используя в качестве конкретных показаний средние результаты, не соответствующие конкретной ситуации.

Последствия ошибок в расчёте

При неправильном расчёте зазора монтаж вентилируемого фасада будет выполнен с нарушением технологии. Это может привести к разрушению теплоизолирующего слоя (в случае близкого расположения слоя теплоизоляции и облицовочного материала). Впоследствии, это может привести к намоканию и постепенному разрушению основной поверхности стены здания.

Слишком большой воздушный зазор повлечёт за собой звуковые колебания (гул) при сильном ветре, дующем в определённом направлении. Это может произойти при использовании слишком длинных кронштейнов или применения ваты с низкой жёсткостью.

Ещё одной ошибкой может быть использование в качестве утеплителя пенополистирола. Связано это с требованиями по пожарной безопасности строения. Дело в том, что пенопласт очень хорошо горит, несмотря на то, что производитель называет его слабо горючим материалом. При горении выделяется не только вредный дым черного цвета, но и стирол, вызывающий у человека поражения дыхательных органов.
В случае с вентилируемыми конструкциями дело усугубляется тем, что процесс горения быстро распространяется благодаря постоянному притоку и оттоку свежего воздуха под облицовкой поверхности.

Расчёты

На данный момент разработана новая схема определения толщины зазора для монтирования качественного вентилируемого фасада. Для её вычисления используется основная характеристика теплозащиты ограждающей системы – это сопротивление теплопередачи, R1. Во время этапа проектирования величина является расчётной и вычисляется уравнением №10 из вышеупомянутого СНиП 11-3-79:

• R1 = (T1 – T2) / q
  Вентилируемый фасад с отделкой на относе имеет более сложный принцип передачи тепла, чем предусмотренный этой формулой. В данном случае есть уже два участка с отличающимися характеристиками теплопередачи, поэтому вычислять их необходимо по отдельности. Отталкиваясь от этого условия приходится установить двухкомпонентность переноса тепла из зазора через стандартное уравнение:
  R1 = (T1 – T2) / q = R(СНиП) + R(зазора) = R2 * r + R(зазора)
  Слагаемое номер один правой части формулы характеризует тепловую передачу сквозь фасад с теплоизоляцией. Второе – сквозь воздушный заслон и облицовочную поверхность. Если облицовка отсутствует, второе слагаемое удаляется и образуется обычная формула, присущая таким системам:
  R1 = R(СНиП) = R1(усп) * r = ((1 / а) + Z + (1 / а) * r
  В трёх формулах, приведённых выше использованы следующие обозначения
• T1, T2 – температура воздуха на входе в систему и соответственно на выходе из неё, С
• q – плотность проникания тепла через систему, Вт/кв.м;
• R(СНиП) – конкретное сопротивление тепловой передаче системы с теплоизоляцией, которое определяется в соответствии с действующим СНиП 11-3-79, м2 * С/Вт;
•  r – коэффициенты теплотехнического состояния однородности системы;
• R (зазора) – эффектное термическое сопротивление воздушного пространства, м2 * С/Вт.

Вычисление зазора

Необходимая толщина воздушной заслонки рассчитывается путём использования значений температуры и скорости движения воздуха в вентилируемом фасаде. Между поверхностью облицовки и утеплителя происходит лучевой теплообмен, который напрямую зависит от температуры.
Конвективный теплообмен выполняется между основными элементами системы и воздушными массами. Величина характеризуется в прямой зависимости от скорости движения воздушного потока, его температуры и элементов системы.
В свою очередь, скорость воздушных потоков колеблется в зависимости от температуры окружающей среды. А её вычисление происходит путём определения скорости воздушных масс и коэффициента теплового обмена, происходящего в вентилируемом пространстве.
Перечисленные выше взаимосвязи не позволяют выполнить вычисление и разработать непосредственные формулы. Именно поэтому расчёт температуры воздушных масс в вентилируемом фасаде осуществляется только численно-итерационными способами. Воспользовавшись таким методом можно получить все интересующие значения:

• Температура воздуха в зазоре;
• Скорость его передвижения внутри системы;
• Толщина зазора;
• Коэффициент теплового обмена конструкции.

Результат

Исходя из всего вышеперечисленного можно сделать вывод: теплоизоляционные свойства вентилируемого фасада зависят не только от качества и количества теплоизоляционного материала. Большое влияние на это значение оказывает и правильно рассчитанный и смонтированный зазор, а также ещё один фактор: теплопроводность и количество утеплителя, облицовочного материала, а также кронштейнов.

Возможные сложности

Во время составления проекта работ и вычисления величины вентиляционных зазоров могут возникнуть несоответствия, связанные с конструктивными особенностями здания. Например, при выполнении расчётов для отделки строений старых построек, которым уже не один десяток лет, из-за усадки плоскости стен могут возникнуть отклонения от вертикальной и горизонтальной поверхности. Для компенсации этих отклонений применяют специальные удлинители, которые надевают на кронштейн и тем самым регулируют вылет от стены.
Соответственно при проектировании необходимо учитывать этот коэффициент и выравнивать поверхность за счёт регулировки вентиляционным зазором. Поэтому создание оптимального расстояния, от паропроницаемой мембраны до поверхности облицовочного материала, применимо не для всех типов строений.

Популярное заблуждение

Распространённое мнение о том, что чем больше расстояние от утеплителя до облицовки, тем лучше – ошибочно. Многие думают, что таким образом на плиты теплоизоляции гарантированно не попадёт влага. Это так, но следует напомнить, конструкция с предельно завышенной величиной пространства воздушной прослойки может начать шуметь при сильных порывах ветра.

Таким образом, вычисления показывают то, что правильной величины относительно расстояния между паропроницаемой защитной мембраной, а также облицовочным слоем достаточно сложная задача. Проектирование таких фасадов требуется выполнять с учётом всех значений и производить все необходимые для этого расчёты теплоизоляционных характеристик конструкции. Только это позволит дать объективную оценку схеме планируемой конструкции, к тому же оно поспособствует усовершенствованию аналогичных систем и позволит удовлетворить все требования касающиеся теплоизоляции здания.