Нетипични топлинни мостове – връзка между неносеща тухлена зидария и подова стоманобетонна плоча

Доц. д-р инж. Пламен Чобанов

Проблемът
При проектирането на сгради най-често се обръща внимание на преминаването на топлина през стенните конструкции в хоризонтално направление. Проектантът разполага с коефициентите на топлопроводност ламбда на различните материали, така че лесно може да изчисли енергийните характеристики на дадена стена. При изследването на топлинните мостове [4], [5] в процеса на проектиране съществена роля играе вертикалният пренос на топлина. В това направление много от материалите показват значително по-високи стойности на коефициента на топлопроводност, които трябва да бъдат взети предвид при изчисленията.
Топлинните мостове на границата, разделяща неотопляеми и отопляеми обеми, почти винаги се пренебрегват в процеса на обследване и оценка на енергийната ефективност на сградите. Обикновено те се считат за „нетипични“ и не се изследват. Пример в това отношение са всички стени, разположени в отопляем обем, но изградени върху плочи над „студени“ помещения – сутерени, паркинги или складови площи. Тези „нетипични“ топлинни мостове са неизследвани и до днес в нашата страна. Необходимо е специалистите да разполагат с информация за характеристиките и поведението поне на най-често срещаните от тях.

Анализ
Предмет на анализа [1] са примери на топлинни мостове при връзката на неносеща тухлена зидария със стоманобетонна плоча над неотопляемо пространство (виж фиг. 1), изследвани за две групи гранични условия.
Всеки от разгледаните детайли е оптимизиран чрез подмяна на първия ред зидария от керамични тела с клетъчен бетон. Алтернативното решение с пеностъкло (виж фиг. 1а), е възможно и технически издържано, но този материал на практика не се предлага на българския пазар.

За анализа на топлинните мостове е избран клетъчен бетон с плътност 700 kg/m³ и характеристична якост на натиск 5 MPa поради следните съображения:
1. Материалът е изотропен, т. е. притежава едни и същи топлоизолационни свойства във всички направления, и намалява загубата на топлина през основата на стената.
2. Топлоизолационна способност на материала е значително по-добра от тази на основната зидария – λ10, dry = 0,18 W/(mK).
3. Хомогенната структура на материала е със затворени пори и поглъща по-малко вода. За разлика от капилярно проводимите материали, тук зидарията е защитена в значително по-висока степен от капилярната влага.
4. Блоковете зидария се произвеждат в страната и са налични на пазара.
5. Дългогодишният практически опит в Германия и в съседни на нея европейски държави потвърждава ефективността от използването му при решаване на подобни проблеми.
Както вече беше казано, анализът е извършен за две групи гранични условия [1], съответно за отопляемото и неотопляемото пространство – виж табл. 1.

При изследването на топлинния мост при връзката между неносеща тухлена зидария и подова стоманобетонна плоча са използвани материали с дебелини и коефициенти на топлопроводност, показани в табл. 2.

Фигури 2, 3, 4, 5, 6 и 7 и таблиците след тях представят най-важните резултати от двудименсионално изследване на разглежданите топлинни мостове.

И при трите детайла след оптимизирането им с първи ред от клетъчен бетон, се наблюдава:
– намаляване на коефициента линейно топлопреминаване на топлинния мост Ψ;
– повишаване на минималната температура по вътрешната повърхност θsi, min.
Сравнението на коефициентите на линейно топлопреминаване Ψ (виж табл. 6) дава представа за разликите в загубите на топлина през разглежданите топлинни мостове. Физическата значимост на този процес е представена с пример. Разгледани са топлинни мостове с дължина l = 20 m. Изчисленията са извършени за климатичните условия в гр. София при следните параметри:
– нормативно зададена продължителност на отоплителния период 190 денонощия;
– средна температурна разлика между отопляемо и неотопляемо пространство за горепосочения времеви интервал Δθ = 15 οC;
– отопление с електрически нагревателни уреди при средно претеглена цена на енергията 0,16 лв./kWh.
Резултатите са представени в таблица 6.