Офицер по технической экспертизе группы технического надзора (за организацией и контролем проведения работ по капитальному строительству) тыла Сибирского регионального командования внутренних войск МВД России

Шварц М.С.

Метод снижения негативного воздействия резких колебаний температур через грунт на стены подвалов в Сибирских регионах.

Проблема резких перепадов температур в грунте негативно влияет на состояние всех слоев конструкций подвальных стен в Сибирских регионах. Преждевременное разрушение температурными колебаниями строительных материалов в грунте зачастую переводят структуру твердых тел в состояние рыхлое. Это связано с многими физическими свойствами материалов в том числе и пористости. В виду многообразия типов грунтов, используемых для обратной засыпки подвальных стен, в основу усовершенствования ранее изученного метода автором лежит принцип использования естественной удельной теплоемкости засыпных грунтов с целью снижения негативного воздействия резких перепадов температур на подземные конструкции.

В качестве аналога выбраны решения фирмы «ТЕХНОНИКОЛЬ строительные системы» на утепление фундаментов (рис.1.).

Рисунок 1.

Вариант А. Утепление стен подвалов

Исходя из эксплуатационной практики и дополнительных исследований, автором определена ориентировочная длина утепление под отмосткой, которую рекомендовано определять по формуле:

L_утепл. ≥ (h_g/2)-0,3 м.,

где:

L_утепл. – длина утепления под отмосткой,

h_g – глубина промерзания грунта.

Данный способ утепления снижает скорость тепловых потоков в конструкциях стен подвалов, а дополнительное утепление под отмосткой ведет к снижению скорости тепловых потоков в грунте. Таким образом, при сочетании двух видов утепления вступает в работу тепловая инерция грунта. По мнению автора, метод применим для грунтов с невысокой скоростью распространения тепловых потоков. В случае, когда грунты имеют высокую скорость распространения тепла, такой способ становится неэффективным. Проведенные эксперименты в г. Новосибирске показывают следующие результаты (таб. 1.):

Таблица 1.

№ п/п	Показания замера температуры наружного воздуха, (^0С).	Показания средних замеров температур на внутренней поверхности отапливаемых подвальных стен с наличием утепления согласно рис.1, (^0С).	Показания средних замеров температур на внутренней поверхности отапливаемых подвальных стен без наличия утепления, (^0С).
1	-10	+12	+10
2	-15	+10	+7,5
3	-25	+9	+6
4	-30	+6	+5
Примечание: 1. Замеры производились в зданиях с одинаковыми толщинами и материалами подвальных стен, а также свойствами засыпных грунтов. 2. +6 – температура, при которой возможно образование конденсата на внутренней поверхности стен.

Исходя из проведенных исследований, можно сделать вывод, что образование конденсата на внутренней поверхности подвальных стен возможны для неутепленных стен при температуре наружного воздуха -25⁰С, для утепленных - -30⁰С.

Автором усовершенствован ранее изученный метод, с учетом невозможности полной отрывки грунта. Усовершенствованный метод снижения влияния резких перепадов температур в грунтах на стены подвалов подразумевает устройство дополнительного экранного слоя утеплителя в грунте (рис. 2).

Рисунок 2.

Вариант Б. Утепление стен подвалов с использованием дополнительного экранного слоя утеплителя

Роль дополнительного вертикального утепления заключается в следующем:

1. Использование естественной теплоемкости грунта вблизи стен подвалов для снижения резких колебаний температур.

2. Образование «теплового экрана» перенаправления тепловых потоков в сторону подвальных стен.

При экспериментальном исследовании усовершенствованного метода были произведены повторные замеры в ранее утепленных подвалах по схеме рис. 2. Результаты замеров представлены в таб.2.

Таблица 2.

№ п/п	Показания замера температуры наружного воздуха, (^0С).	Показания средних замеров температур на внутренней поверхности отапливаемых подвальных стен с наличием утепления согласно рис.1, (^0С).	Показания средних замеров температур на внутренней поверхности отапливаемых подвальных стен с наличием дополнительного экранного утепления, (^0С).
1	-10	+12	+15
2	-15	+10	+14
3	-25	+9	+13
4	-30	+6	+11
Примечание: 1. Замеры производились в зданиях с одинаковыми толщинами и материалами подвальных стен, а также свойствами засыпных грунтов. 2. +6 – температура, при которой возможно образование конденсата на внутренней поверхности стен.

Исследования замеров температур на внутренних стенах подвалов, после проведенных дополнительных мероприятий показали увеличение температур поверхности.

Предпосылками исследования явилось влияние естественной тепловой емкости грунта между границами стен подвалов и экранирующего слоя твердого утеплителя. Тем самым можно сделать вывод, что использование тепловой инерции засыпного грунта позволяет снизить негативное влияние резких перепадов температур.

Исследование тепловых потоков в грунте при применении указанного метода позволяют определить необходимое расстояние установки между твердым экранирующим слоем утеплителя и наружной поверхностью подвальной стены. Указанное расстояние возможно приближенно определить с помощью расчетов скорости распространения и естественных потерь энергии в грунте с использованием расчетной схемы подобной теплотехническому расчету ограждающих стен. Однако, проведенные наблюдения за распространением тепловых потоков в грунте показывают следующие результаты (рис. 3).

Рисунок 3

Направление движения тепловых потоков в грунте при температуре наружного воздуха -30^оС.

Как показано на рис. 3, направление движения тепловых потоков происходит по дуге, направлением вверх. После достижения экранирующего слоя - скорость распространения тепловых потоков снижается с изменением на противоположенное направление. Тем самым распределение нагрева грунта происходит не равномерно. Данные обстоятельства следует учитывать при определении расстояния установки экранирующего утеплителя.

Вывод

Исходя из проведенных исследований, усовершенствованный метод, по мнению автора, не предполагает существенных материальных и трудовых затрат на его реализацию. Позволяет снизить потери тепловой энергии через стены подвалов, продлить жизненный цикл конструкций. Существенным достоинством является предотвращение возможного образования конденсата на внутренних поверхностях стен. Реализация метода позволит сократить расходы тепловых ресурсов зданий.