Автор Б.А. Крупнов, канд. техн. наук, профессор, Московский государственный строительный университет (МГСУ)

В статье отмечаются отрицательные явления, связанные с продолжающимся проектированием и строительством жилых и общественных зданий с повышенным коэффициентом остекленнности, достигающим 50 % и более.

Продолжается проектирование и строительство жилых и общественных зданий с повышенным коэффициентом остекленности (отношение площади световых проемов помещений к площади их пола), достигающим 50% и более, по предложению архитекторов или желанию самих заказчиков. В одних случаях в спальнях, кабинетах окна предусматриваются на всю высоту помещения, от пола до потолка. При этом заказчик требует поддерживать в помещениях в холодный период года (гостиная, спальня, кабинет) температуру не менее 22-24 °С и относительную влажности в пределах 40-50%. В других случаях в едином внутреннем объеме предполагается размещение зимнего сада, в пределах которого требуется поддержание повышенных параметров (температура 26-28 °С и относительная влажность 60-80%). Вместе с тем в качестве заполнения световых проемов продолжают применять окна с двойным остеклением в спаренных или раздельных переплетах, хотя, например, в центральных областях согласно требованиям СНиП [1, 2] необходимо применение заполнений световых проемов с тройным остеклением, сопротивление теплопередаче, которых больше приблизительно на 25-30%. Тогда как согласно [2, 3, 5] отношение площади световых проемов жилых комнат и кухонь квартир и общежитий к площади их пола должно быть не более 18%, для общественных — не более 25%. А для обеспечения естественного освещения отношение площади световых проемов к площади пола в жилых комнатах и кухне должно быть не менее 1: 8 или 12,5%, а для мансардных этажей со световыми проемами в плоскости наклонных ограждающих конструкций — не менее 1:10 или 10% [3, 4, 5].

Во-первых, архитектурно-строительные решения и требования заказчика, предусматривающие строительство зданий с повышенным остеклением, затрудняют или исключают возможность размещения отопительных приборов вдоль наружных ограждений, прокладки труб системы отопления, воздуховодов и воздухораспределителей для поддержания в помещениях комфортных условий как в холодный, так и в теплый период года. В результате приходится прибегать к нетрадиционным, специальным и дорогостоящим техническим решениям (например, комбинированные системы отопления, кондиционирование воздуха, установка конвекторов, встроенных в конструкции пола, которые имеют сравнительно низкие теплотехнические показатели).

Во-вторых, в помещении увеличивается глубина приоконной зоны теплового дискомфорта.

В-третьих, в холодный период при повышенной относительной влажности в помещениях происходит конденсация водяных паров на внутренней поверхности окон (сопротивление теплопередаче окон составляет всего лишь 0,38-0,52 Вт/(м 2 . °С). Окна являются как бы осушителями воздуха.

Могут спросить, ну и что плохого в этом? А плохо то, что происходит намокание, увлажнение внутренней поверхности наружных стен, расположенной ниже заполнений, и прилегающего к ним пола со всеми вытекающими отрицательными последствиями (см. фото ).

Кроме того, интенсивная конденсация водяных паров на внутренней поверхности значительной площади заполнений световых проемов может привести к заметному снижению давления воздуха в помещении с герметичными окнами и ограждающими конструкциями по сравнению с атмосферным, что вызывает дополнительную нагрузку на несущие конструкции [6].

Верно, конденсации водяных паров на внутренней поверхности окон можно избежать с помощью обдува

внутренней поверхности окон теплым воздухом. Но тогда потребуется устройство системы вентиляции, постоянно действующей в холодный период года.

Значения температуры внутренней поверхности заполнения световых проемов t вп , при которой начинается конденсация водяных паров на поверхности заполнения в зависимости от температуры t в и относительной влажности воздуха в помещении, можно определить, пользуясь рис. 1 , а температуру наружного воздуха t н , при которой начинается конденсация водяных паров в зависимости от температуры t в , относительной влажности воздуха в помещении и сопротивления теплопередаче заполнения световых проемов, можно определить, пользуясь рис. 2 .

Если, например, в качестве заполнения световых проемов принять окна с двойным остеклением в деревянных переплетах (сопротивление теплопередаче R ок его равно 0,4 Вт/(м 2 . °С), а сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности окна R в — 0,1 Вт/(м 2 . °С), то при t н = -28 °С (расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки для Москвы) и при t в = 20 °С температура внутренней поверхности заполнения световых проемов t вп будет равна 5 °С.

При применении же окон с тройным остеклением в деревянных раздельных переплетах, сопротивление

теплопередаче которых равно 0,52 Вт/(м 2 . °С), температура внутренней поверхности заполнения световых проемов t вп при тех же значениях t н и t в будет равной около 9 °С.

При поддержании в помещении относительной влажности, например, равной не менее 50%, и температуры не менее 20 °С температура внутренней поверхности заполнения световых проемов, при достижении которой начинается конденсация водяных паров, будет равной 9,3 °С.

Следовательно, при указанных параметрах внутреннего воздуха и установке окна с двойным остеклением в деревянных раздельных переплетах конденсация водяных паров на внутренней поверхности окна будет при температуре наружного воздуха, равной -14 °С и ниже.

В-четвертых, сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов, согласно требованиям СНиП [1, 2], почти в 5-6 раз меньше сопротивления теплопередаче наружных стен.

Поэтому, при повышенной остекленности здания невозможно добиться эффективного расходования невозобновляемых и возобновляемых ресурсов при эксплуатации дома в соответствии с требованиями СНиП [4, 5].

При оценке энергоэффективности дома по комплексному показателю удельного расхода энергии на его отопление требования норм [2, 4] считаются выполненными, если расчетное значение удельного расхода энергии q для поддержания в доме нормируемых параметров микроклимата и качества воздуха не превышает максимально допустимого нормативного значения q h req , приведенного в табл. 1, 2 .

Для достижения оптимальных технико-экономических характеристик дома и дальнейшего сокращения удельного расхода энергии на отопление следует предусматривать [4]:

❏ объемно-планировочные решения, архитектуры дома, обеспечивающие улучшение показателей его компактности (отношение общей площади внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций здания к заключенному в них отапливаемому объему), определяемых по [2];

❏ наиболее рациональную ориентацию дома и его помещений с окнами по отношению к странам света с учетом преобладающих направлений холодного ветра и потоков солнечной радиации;

❏ применение эффективного инженерного оборудования соответствующего номенклатурного ряда с

повышенным КПД;

❏ утилизацию теплоты отходящего воздуха, сточных вод, использование возобновляемых источников солнечной энергии, ветра и т. д.

Известно же, что большая часть территории России в современных границах относится к Северной строительно-климатической зоне, охватывающей первый климатический район [7], который характеризуется суровой и длительной зимой, обуславливающей максимальную теплозащиту зданий и сооружений от продувания сильными ветрами и повышенной относительной влажности наружного воздуха особенно в приморских районах, большой продолжительностью отопительного периода при средней суточной температуре наружного воздуха ≤ 8 °С (около 7- 10 мес. в году), низкими значениями

средней температуры воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 и 0,98 (-30 °С и ниже).

Кроме того, через окна поступает до 200-400 Вт/м 2 теплоты солнечной радиации, что приводит к перегреву помещений в осенне-весенний и особенно в теплый периоды года при отсутствии соответствующей механической приточно-вытяжной вентиляции и в отдельных случаях кондиционирования воздуха [8]. Поэтому, следует предусматривать защиту от солнца и перегрева, которая может быть обеспечена объемно-планировочным решением здания, применением наружной стационарной солнцезащиты, технических приспособлений (устройств) на проемах и окнах, теплоотражающих стекол. В одно- и двухэтажных зданиях солнцезащиту допускается обеспечивать средствами озеленения [9].

Наконец, стоимость 1 м 2 заполнения световых проемов (особенно с низко эмиссионным, селективным стеклом, специальными уплотнителями и заполнением аргоном) больше стоимости соответствующей площади наружной стены, если учесть к тому, например, устройство дополнительно штор, жалюзи и других средств солнцезащиты. Поэтому капитальные затраты и эксплуатационные расходы увеличиваются с увеличением площади остекленности здания (сверх необходимой исходя из обеспечения требуемой естественной освещенности и инсоляции).

К тому же здание с повышенной остекленностью становится менее инерционным, более подверженным влиянию наружного климата.

Из всего сказанного вытекает, что в условиях сурового климата в РФ:

❏ повышенная площадь заполнения световых проемов в жилых и общественных зданиях не целесообразна и требует специального обоснования; к тому же, при повышенном остеклении представляется нецелесообразным добиваться сопротивления теплопередаче наружной стены из условия энергосбережения;

❏ в холодный период года в помещении необходимо поддерживать минимально допустимую относительную влажность воздуха. ■

Литература

1. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника. — М.: ГУП ЦПП, 1998.

2. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. — М.: ГУП ЦПП, 2003.

3. СНиП 2.08.01-89*. Жилые здания (с изменениями №1-4). — М.: ГУП ЦПП, 2000.

4. СНиП 31-02-2001. Дома жилые одноквартирные. — М.: ГУП ЦПП, 2001.

5. СНиП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные. — М.: ГУП ЦПП, 2004.

6. Семенов С. Почему они рушатся? // Мир строительства и недвижимости. — 2006. — № 17.

7. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. — М.: ГУП ЦПП, 2003.

8. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. — М.: ГУП ЦПП, 2003.

9. СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения. — М.: ГУП ЦПП, 2003.