СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО КОНТУРА ПРИ УСТРОЙСТВЕ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА

Неблагоприятная экологическая обстановка в мире обуславливает необходимость рационального использования природных ресурсов.

Рынок индивидуального домостроения, который активно развивается, требует снижения материальных и эксплуатационных затрат, а также экономии трудовых ресурсов. Добиться всего этого помогает применение новых строительных технологий и материалов, которые используются при строительстве различных частей сооружений.

В климатических условиях Сибири большая доля ресурсов расходуется на отопление зданий и сооружений, в том числе индивидуальных жилых домов. Согласно ст. 11 п.7 ФЗ №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ»  застройщики обязаны обеспечить соответствие зданий, строений, сооружений требованиям энергетической эффективности путем выбора оптимальных архитектурных, функционально-технологических, конструктивных и инженерно-технических решений и их надлежащей реализации при осуществлении строительства, реконструкции, капитального ремонта. Так при выборе конструктивных и инженерно-технических решений следует учитывать энергоеффективность всех конструктивных элементов, в том числе и фундаментов.

Рассмотрим две конструктивные схемы устройства плитного фундамента.

При устройстве пола первого этажа по плитному фундаменту для обеспечения теплового контура дома появляется необходимость его утепления [1]. В соответствии со  стандартом [2], разработанным специалистами НИИОСП им. Н.М. Герсеванова – филиал ФГУП «НИЦ «Строительство» с учетом опыта использования теплоизолированных фундаментов мелкого заложения (ТФМЗ) в Америке и Европе, а также особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических, климатических условий и опыта строительства малоэтажных зданий в Российской Федерации, существуют несколько способов обеспечения теплового контура при устройстве пола первого этажа по плитному фундаменту..

Для анализа двух видов утепления, был проведен ряд численных экспериментов. Изополя температур и тепловых потоков были получены  при помощи моделирования в программном комплексе COMSOL 3.5а. Все расчеты производились для малоэтажных жилых домов для города Красноярска.

 В качестве первого объекта исследования был выбран способ обеспечения теплового контура, при котором утеплитель укладывается по плите фундамента. Расчетная схема приведена на (рисунок 1). Во втором случае утепляется сама плита фундамента по наружному контуру (рисунок 2). Утеплители фундаментов были подобранны с учетом климатических условий,  и соответствуют нормам приведенного сопротивления теплопередаче.

Рисунок 1. Плитный фундамент с утепленным полом.

1 –фундамент, 2 – стена здания, 3 – пол здания, 4 – горизонтальная теплоизоляция,

5 – вертикальная теплоизоляция,6 – защитное покрытие,

7 – песчаная подготовка под отмостку, 8 – отмостка, 9 – непучинистый грунт,10 – дренаж,

11 – теплоизоляция пола.

Рисунок 2. Плитный фундамент с утеплением по наружному контуру.

1 – фундамент, 2 – стена здания, 3 – пол здания, 4 – горизонтальная теплоизоляция,

5 – вертикальная теплоизоляция, 6 – защитное покрытие,

7 – песчаная подготовка под отмостку, 8 – отмостка, 9 – непучинистый грунт, 10 – дренаж.

По результатам расчетов были получены значения теплового потока, которые представлены на рисунке 3.

Проанализировав данный график, были выведены средние значения теплового потока по полу. В случае утепленной плиты фундамента по наружному контуру тепловой поток составил 5,6123 Вт/ м², а в случае утепления пола 4,534528 Вт/ м².

Исходя из полученных значений можно сделать вывод, что теплопотери через пол у фундамента, утепленного по наружному контуру будут на 20 % больше, чем у фундамента, с утепленным полом.

Рисунок 3. Зависимость теплового потока от расстояния

Так же из графиков видно, что тепловой поток увеличивается от центра помещения к стене. Но известны методы уменьшения теплопотерь в стыке стены с фундаментом.

В ходе исследований также были получены результаты распределения температур в данных конструкциях, которые представлены на рисунке 4.

а – утепление пола; б – утепление фундамента

Рисунок 4. Распределение температур

Изучив полученные результаты температурных полей, можно придти к выводу, что данные конструкции предотвращают промерзание грунтов, что ведет к уменьшению  заложения фундамента при пучинистых грунтах. Это позволяет уменьшить их стоимость.

На рисунке 4 показаны изотермы, и в первом случае видно, что нулевая изотерма проходит по несущим конструкциям, что означает попадание ее в зону отрицательных температур, что в последствии скажется на ее долговечности, а во втором случае нулевая изотерма проходит по утеплителю, что исключает фазовые переходы через 0⁰С в конструкциях.

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод, что оба варианта обеспечения теплового контура имеют свои достоинства и недостатки. Так, с точки зрения эффективности, при утеплении пола теплопотери по результатам расчета оказались ниже, чем в случае утепленной плиты фундамента по наружному контуру, вследствие чего и затраты на отопление будут различны, но можно предположить, что во втором случае стоимость строительства увеличится. В свою очередь утепленный фундамент окажется долговечней. Так же результаты иследований показали, что оба варианта уменьшают влияние пучинистых грунтов.

Список литературы:

1. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий. Актуализированная редакция СП 23-101-2000. - Введ. 01.06.2004. – Москва : ОАО «ЦНИИпромзданий» и ФГУП ЦНС, 2004. – 186 с.
2. СТО 36554501-012-2008 Применение теплоизоляции из плит полистирольных вспененных экструзивных пеноплэкс при проектирование и устройстве малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах.
3. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – Введ. 01.07.2013.
4. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. Введ. 01.01.2013. Москва : НИИСФ РААСН, 2012. – 34 с.