Вентилируемые фасады как способ повышения энергоэффективности ограждающих конструкций

Сокращение потребления невозобновляемых энергоресурсов является одним из приоритетных направлений обеспечения устойчивого развития и поддержания энергетической безопасности страны. Эксплуатация зданий сопряжена с высоким расходом энергоресурсов, что требует мероприятий по повышению энергоэффективности объектов и использованию при их возведении материалов и технологий, обеспечивающих снижение теплопотерь. Ограждающие конструкции (ОК) включают комплекс вертикальных (наружных и внутренних стен, перегородок) и горизонтальных (различные перекрытия и крыши) конструкций. В связи со значительными теплопотерями через стены, повышающимися с ростом этажности объекта, актуальным остается повышение теплозащиты наружных стен.
Известны возможности повышения энергоэффективности ОК, за счет замены традиционных монолитных кирпичных, бетонных, керамических изделий на поризованные и наполненные материалы, в том числе с применением полимерных и минеральных наполнителей и модификаторов, а также с введением фибры и различных отходов производств, что одновременно снижает стоимость материалов. В качестве альтернативы разработке новых материалов и композитов используются возможности снижения теплопотерь за счет создания многослойных конструкций.
Следует учитывать, что использование материалов с повышенным сопротивлением теплопередаче может привести к избыточной герметизации зданий и развитию неблагоприятных конденсационных процессов, способствующих ухудшению микроклимата в помещениях. В этой связи интерес представляют навесные конструкции с вентилируемым зазором, в том числе с возможностью рекуперации тепла. Особенности состава и строения вентилируемых фасадов (ВФ), в том числе с активной рекуперацией, представлены в работах Ахмярова Т.А., Спиридонова А.В., Шубина И.Л., Ругалева М.М., Петриченко М.Р. и др.
Конструкция ВФ состоит из облицовочного слоя, несущего каркаса и утеплителя. Облицовка крепится посредством каркаса к стене здания с сохранением зазора между облицовкой и утеплителем и образованием вентилируемой прослойки. Облицовочным слоем могут выступать каменные материалы: бетон, фиброцемент, керамика, гранит, кирпич, клинкер и пр.; металлические (алюминий, сталь); деревянные, полимерные и композитные материалы. ВФ за счет воздушной прослойки решает проблему пароконденсации и снижает угрозу переувлажнения ОК. Утеплитель смещает точку росы из несущей конструкции, образующаяся влага выводится в зазор, где за счет циркуляции воздушных потоков не происходит негативных конденсационных процессов, снижающих сопротивление теплопередаче

. ВФ обеспечивает как высокие показатели тепло- и звукоизоляции, так и долговечность, удобство монтажа и ремонта, внешнюю выразительность фасадов [1].
Эффективно использовать ВФ при ремонте и модернизации зданий, необходимость повышения теплозащиты которых, определяется по результатам теплового неразрушающего контроля, позволяющего детектировать распределение тепловых полей и теплотехнические характеристики ОК. Достаточное число исследований энергоэффективности ВФ выполнено для холодного климата, однако, разнообразие природно-климатических зон России требует исследований состава и характеристик ВФ в жарком засушливом, влажном и переменном климате. Например, для жарких влажных условий предлагается ВФ из древесины с воздушными каналами в ней, а не между слоями древесины и утеплителя. Показано, что распределение температурных полей, не значительно различается при вертикальном или горизонтальном размещении таких каналов [2].
Для оптимизации и повышения энергоэффективности ВФ проводится моделирование конвекции теплового потока при варьировании ширины зазора, высоты фасадного блока и здания в целом, параметров окружающей среды. Исследовалось влияние рустов-зазоров между кассетами ВФ, проникновение холодного воздуха в которые изменяет циркуляцию воздуха в вентканале. Установлено, что подходящим дизайном является отсутствие рустов или их максимальный размер до 0,6 м, т.к. в промежуточных значениях регистрируется тепло-гравитационная инверсия движения воздуха, ухудшающая теплопередачу. Также изучено удаление влаги из воздушного зазора ВФ и моделирование параметров движения воздуха по высоте вентканала, показано, что у конструкции с наименьшим числом рустов регистрируется лучшее температурно-скоростное распределения потока воздуха [3].
Для организации лучшего влагопреноса и высушивания ВФ исследуются конструкции фасадов при различных сочетаниях нагревательных элементов, и устанавливается соотношение между скоростью влагопереноса и удаленностью от теплового источника. Перспективными являются фасадные системы, интегрированные с системами вентиляции и кондиционирования (ВиК), для получения замкнутого термогравитационного течения и организации рекуперации тепла в буферной области ВФ, что позволяет снизить экологическую нагрузку и сократить использование энергоресурсов [4].
Схема ВФ с рекуперацией приведена на рис