Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Пригородное строительство ..9
1.2. Объемно-планировочные параметры загородных домов 13
1.3. Требования к современным зданиям и методы оценки их качества 20
1.4. Развитие теплотехнических норм проектирования зданий 30
1.5. Принципы конструирования наружных ограждающих конструкций...40
ГЛАВА 2. Потребность в тепловой энергии на отопление и вентиляцию коттеджа 45
2.1. Модель теплового режима помещения 45
2.2. Передача тепла через окна 55
2.3. Моделирование изменений климатических параметров 62
2.4. Алгоритм расчета и описание программ для ЭВМ 64
2.5. Приближенный способ определения количества тепла для отопления здания 69
ГЛАВА 3. Выбор рациональной системы теплоснабжения коттеджей 82
3.1. Источники энергии для отопления зданий при не возобновляемых видах топлива 82
3.2. Возобновляемые источники тепловой энергии 93
3.3. Системы отопления и вентиляции загородных домов 98
3.4. Экономическая оценка возможных решений 104
ГЛАВА 4. Предлагаемая строительная система коттеджей 114
4.1. Объемно-планировочные параметры системы 114
4.2. Выбор строительных материалов для коттеджей 127
4.3. Строительная система для коттеджей 132
4.4. Экспериментальная проверка теплотехнических характеристик многослойных наружных стен коттеджей 141
ГЛАВА 5. Примеры построенных коттеджей 145
5.1. Загородный дом в посёлке Руза 145
5.2. Загородный дом в деревне Бузаево на Рублёво-Успенском шоссе 147
5.3. Загородный дом в посёлке Николина Гора 149
5.4. Дом в посёлке Горки 2 151
Выводы 155
Список литературы 158
Приложения 166
- Требования к современным зданиям и методы оценки их качества
- Приближенный способ определения количества тепла для отопления здания
- Системы отопления и вентиляции загородных домов
- Экспериментальная проверка теплотехнических характеристик многослойных наружных стен коттеджей
Введение к работе
Актуальность темы. К настоящему времени в России основной объем жилищного фонда сосредоточен в городах и представляет собой многоэтажные, многоквартирные дома. Во второй половине XX века в промышленно-развитых странах актив тировался процесс возврата к массовому строительству семенных домов.
В связи с жилищной проблемой в целом по стране традиционно продолжается строительство многоэтажных, многоквартирных домов. Однако в 90-х годах XX столетия резко сократилось панельное строительство и началось возведение малоэтажных семейных домов - коттеджей. Эти дома, как правило, строят в пригородач крупных городов. При строительстве коттеджей возникла необходимость рационального их проектирования. Коттеджи должны быть комфортными, обладать высокими эстетическими качествами и экологичностью и в тоже время быть достаточно дешевыми.
Рациональное решение возникшей проблемы возможно лишь при системном подходе к проектированию коттеджей. Небольшой отечественный опыт в проектировании коттеджей побудил к использованию различных зарубежных проектов, не отвечающих ни российским климатическим условиям, ни национальным архитектурным традициям. Рациональное решение возникшей проблемы возможно лишь при системном подходе к проектированию коттеджей. Исследованию условий строительства, разработке требований к параметрам зданий, выбору рациональных конструктивных решений и посвящена настоящая работа.
Целью исследования является разработка методов оценки проектного решения коттеджа на стадии проектирования и на этой основе разработка рациональной строительной системы для загородного строительства.
Для достижения поставленной цели под руководством и при непосредственном участии автора решались следующие задачи:
определить перечень требований, предъявляемых к современным загородным домам, вьтолнеіше которых определяет их эксплуатационное качество;
на основании статистической обработки проектной документации установить объемно-планировочные параметры массовых домов, а также границы их изменения;
разработать математическую модель и алгоритм расчета тегаюпо-требления коттеджа и методику точного и упрощенного определения соответствующих эксплуатационных затрат;
разработать перечень требований к строительной системе, обеспечивающей возведение экономичных коттеджей в диапазоне наиболее массовых объемно-планировочных параметров;
проверить качество предложенной строительной системы в реальном строительстве.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
- исследованы пределы изменения объемно-планировочных парамет
ров загородных домов и установлены их наиболее массовые значе-
' ния;
на основании точного расчета разработана методика приближенной оценки теплопотребления коттеджей, учитывающая их объемно-планировочные и конструктивные решения;
на реальных объектах исследованы свойства предложенной строительной системы для коттеджей с наиболее часто применяемыми объемно-планировочными параметрами.
Практическое значение работы состоит в обеспечении возможности возведения качественных загородных домов.
Достоверность результатов диссертационных исследований обеспечивается большим объемом выборок, использованных при статистической обработке исходных данных, хорошим совпадением измеренных в эксперименте и полученных расчетом параметров конструкций.
На защиту выносятся;
результаты статистической обработки объем но- план ировочных параметров коттеджей;
методика оценки тепло потребления здания в годовом цикле;
требования к строительной системе для коттеджей с наиболее распространенными объемно-планировочными параметрами;
результаты реализации предложенной строительной системы при строительстве реальных коттеджей.
Результаты работы внедрены при строительстве 12 домов в московской области.
Апробация работы и публикации:
Основные положения работы опубликованы в 15 статьях.
Материалы диссертации изложены:
- на научно-технической конференции факультета реконструкции и
строительства МИКХИС в 2003 году;
- на научно-техническом совете ОАО ЦНИИПРОМЗДАНИЙ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 166 страницах, в том числе основного текста 119 страниц, содержит 39 рисунков, 28 таблиц, приложения составляют 21 страница.
Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы основные задачи исследования.
В первой главе на основании изучения новых экономических условий хозяйственной деятельности формируются современные требования, определяющие качество зданий. Особое место среди них занимают пригородные односемейные дома - коттеджи.
Во второй главе рассмотрены методы определения затрат на отопление и вентиляцию коттеджей. Соответствующая методика разработана на основе аппроксимации результатов экспериментального проектирования.
Расчеты здания «эталон» и здания «модель» позволили предложить формулу определения потребности в тепловой энергии на отопление и вентиляцию в годовом цикле.
Третья глава диссертации посвящается выбору рациональной системы теплоснабжения коттеджей. Приведенные в работе качественные характеристики различных возможных вариантов теплоснабжения позволяют в полной мере учесть специфику строительства в каждом конкретном случае. Выполненное изучение состояния проектирования жилых домов позволило установить, что экономическая целесообразность проектного решения определяется сочетанием строительной стоимости дома и затратами на его эксплуатацию. Величина этих затрат определяется теплотехническими свойствами конструкции, поэтому выполнено детальное исследование теплопотерь зданий. Это исследование построено на изучении теплового баланса здания. Разработана вычислительная программа для определения отопительной нагрузки в годовом цикле и на ее основе выполнено изучение различных объемно-планировочных факторов, влияющих на величину теплопотерь.
Важным фактором, определяющим рациональность конструктивных решений, является стоимость тепловой энергии. Поскольку для коттеджей вопросы теплоснабжения могут решаться достаточно разнообразно, в диссертации приведен перечень возможных решений и выполнено исследование их целесообразности в различных ситуациях.
Четвертая глава содержит обоснование разработанной строительной системы для коттеджей.
В пятой главе даны описания некоторых из построенных загородных коттеджей с использованием предложенной системы.
Приведенные в диссертации примеры построенных загородных домов подтвердили рациональность и широкие возможности разработанных конструктивных решений.
В заключение диссертант приносит большую благодарность сотрудникам кафедры строительных конструкций МИКХиС, оказавших ему помощь в подготовке работы.
Требования к современным зданиям и методы оценки их качества
За последние десятилетия в обществе произошли коренные структурные изменения, в том числе: - изменилась структура собственности, вызванная разрушением монополии государственной собственности в сфере производства; - изменилась отраслевая структура производства вследствие ее приспособления к новой структуре спроса; - изменились условия внешнеэкономической деятельности [25]. Новые методы хозяйствования заставили изменить содержание и тол кование термина «проект». Если раньше под «проектом» понимали чертежи и сметы, необходимые для возведения того или иного объекта, то в новых условиях проект - это изменение исходного состояния системы, связанное с затратой времени и средств. Процесс этих изменений, проводимых по зара нее разработанной схеме в пределах денежных и временных рамок, получил наименование «управление проектом». Большой вклад в развитие новых ме тодов в сфере проектирования и строительства внесли Г.С.Гранов, Н.И.Ильин, В.Д.Шапиро, А.М.Немчин, О.ИЛаврушин, М.Х.Газеев, А.П.Смирнов, А.АХусаков и другие [4,16,17,25,26]. Переход к рыночной экономике существенно изменил инвестиционную политику в области производства. Не вдаваясь в подробный обзор типов инвестиционных проектов и их классификации по масштабам, поскольку эти вопросы выходят за рамки настоящей работы, отметим, что жизненный цикл любого проекта включает в качестве одной из стадий разработку проектно-сметной документации. Именно на этой стадии окончательно формируются основные технические параметры будущего проекта. От того, насколько удачно выбраны архитектурно-планировочные и конструктивные параметры дома, в какой мере они соответствуют его функциональному назначению и технологическим возможностям строительной фирмы, будет зависеть эффективность использования вкладываемых денежных средств. До недавнего времени в нашей стране господствовало представление о качестве, как о категории второстепенной важности, хотя официально это естественно не декларировалось. Такое положение вполне соответствовало планово-административной экономике. В настоящее время в мире возникла новая стратегия, основанная на понимании того, что качество - наиболее важной фактор в обеспечении конкурентоспособности любой компании. Здание представляет собой систему, состоящую из взаимосвязанных, взаимозависимых и взаимодополняющих подсистем, в совокупности обеспечивающих предназначен не здания и его функционирования в течение заданного срока службы [12]. Для жилых зданий таких подсистем две: строительная и жизнеобеспечивающая (инженерная). Строительная подсистема любого здания предназначена для защиты от окружающей среды и поддержания микроклимата, обеспечивающего комфортные условия жизнедеятельности людей. Строительная подсистема выполняет также функции архитектурного и градостроительного характера. Инженерная подсистема здания предназначена для создания и поддержания требуемых условий внутри зданий, подачей в него энергетических ресурсов, потоков воздуха, воды, а также удаление отработанных компонентов. Рассматривая здание, как совокупность двух систем в их взаимозависимости, можно наиболее полно оценить качество проектного решения. Исследования, проведенные в работах Б.С.В айн штейна, И.Д.Вихрева, И.Г.Галкина, П.Б.Горбушина, В.М.Дидковского, А.И.Ионаса, Я.А.Рекитара, Э.А.Наргизяна, В.С.Нагинской, Т.С.Хачатурова и др. позволили создать методику оценки эффективности капитальных вложений при плановой экономике. Эта методика, получившая название «метод произведенных затрат», широко использовалась в научно-исследовательской и проектно-экспериментальной деятельности. При оценке конкретных проектов в СССР, как правило, фигурировала сметная стоимость объекта и расчетная продол жительность его возведения. Такая практика оценки проектных решений загородных домов сохранилась и в настоящее время. Чем меньше величина затрат для его возведения при соблюдении заданной комфортности, тем качество проекта считается лучше. В подавляющем большинстве случаев затраты исчисляются примитивно, только на строительство. Между тем средства требуются не только на строительство (единовре-меиные затраты), но и на последующую эксплуатацию (эксплуатационные затраты) дома. При этом нужно иметь в виду, что для многих элементов и систем, входящих в состав дома, существует зависимость: чем выше единовременные затраты, тем меньше эксплуатационные расходы (рис. 1.3). Так, чем больше толщина наружных стен, тем они дороже, но тем меньше величина теплопотерь через стены и тем меньше расходы на отопление [43,46]. Чем меньше долговечность строительной конструкции, тем меньше ее w стоимость и короче срок службы дома, но тем выше должны быть амортиза ционные отчисления для возобновления дома. Из сказанного следует, что наиболее объективная оценка качества проекта может быть достигнута только при совместном рассмотрении единовременных и текущих (эксплуатационных) затрат.
Приближенный способ определения количества тепла для отопления здания
Подпрограмма расчета воздухообмена реализует алгоритм расчета воздухообмена здания и связанных с ним теплопотерь в соответствии с инженерной методикой, базирующейся на действующих нормативных документах. Предполагается, что для зданий со сбалансированной вентиляцией вентиляционная вытяжка полностью компенсируется подогретым приточным воздухом, давление во всех помещениях постоянно и равно наибольшему избыточному давлению в верхней точке заветренной стороны здания.
Блок вычисления интенсивности солнечной радиации на различно -ориентированные вертикальные поверхности в зависимости от географической широты места в каждый час суток для каждого месяца года предусматривает определение среднемесячных значений солнечной радиации, вычисления интенсивности солнечной радиации, прошедшей через остекление в зависимости от изменяющегося в течение суток угла падения солнечных лучей.
Блок включает три подблока в соответствии с видами теплообмена зданий с окружающей средой: 1. Подблок вычисления теплопотерь здания за счет теплопередаче через ограждающие конструкции (стены, окна, покрытия, перекрытие); 2. Подблок вычисления теплопотерь здания в результате воздухообмена; 3. Подблок вычисления тепло поступлений в здание через окна в результате солнечной радиации и добавочных теплопоступлений через стены за счет солнечной радиации. Блок расчета отопительной нагрузки и суммарного расхода тепла па отопление здания в течение отопительного периода. Определяются следующие характеристики: - суммарные теплопотери здания для различных значений наружной температуры и скорости ветра; - продолжительность различных значений отопительной нагрузки для отопительного периода с учетом совместного изменения температуры наружного воздуха и скорости ветра; - продолжительность различных значений отопительной нагрузки для отопительного периода с учетом совместного изменения температуры наружного воздуха, скорости ветра и солнечной радиации; продолжительность различных значений отопительной нагрузки для различных месяцев года с учетом совместного изменения температуры наружного воздуха, скорости ветра и солнечной радиации. Все перечисленные характеристики вычисляются при 8 различных ориентациях главного фасада здания (С, СВ, В, IOB, Ю, ЮЗ, 3, СЗ). Таким образом, основой оценки проектного решения могут являться не только текущие теплопотери, необходимые для подбора мощности отопительной системы, но и зависимость отопительной нагрузки от продолжительности отопительного сезона, а также величина суммарного расхода тепла на отопление здания в течение сезона Блок вывода результатов расчета предусматривает возможность просмотра или вывода на печать тех или иных результатов в диалоговом режиме. Таким образом, предложенная программа позволяет определять годовую потребность в тепле с учетом многих параметров, втом числе: - архитектурно-планировочных; - конструктивных решений ограждающих конструкций; - систем отопления; - климатических характеристик месторасположения здания. При этом обеспечивается возможность не только интегрально учитывать всю совокупность перечисленных выше фаісгоров, но и исследовать влияние каждого из них. Расход тепла на отопление здания определяется как интеграл отопительной нагрузки по времени за отопительный период: Расчеты необходимого количества тепловой энергии для отопления реальных зданий в московской области и г. Норильске показали [3], что ориентация зданий может изменить величину необходимой тепловой энергии в пределах ± 3%. Учет солнечной радиации приводит к существенному уменьшению отопительной нагрузки в начале и в конце отопительного сезона, в то время как в зимние месяцы на отопительные нагрузки солнечная радиация практически не сказывается. В целом влияние солнечной радиации на годовые расходы тепла составляет до 10%, Экстремальные значения температуры наружного воздуха и скорости ветра не оказывают существенного влияния на величину отопительной нагрузки в годовом цикле. Это связано с незначительным по времени действием экстремальных климатических условий. Кроме того, период минимальных температур не совпадает с периодом максимальной скорости ветра. Таким образом, ориентация на экстремальные климатические воздействия должна сохраниться только для гигиенических расчетов. Нужно также отметить» что во многих случаях для начальной стадии разработки проекта сведения для составления точного теплового баланса в полном объеме отсутствуют. В этом случае возникает необходимость приближенной оценки теплопотреблепия будущего здания по ограниченным сведениям- Для разработки соответствующей методики и определения необходимых климатических параметров проведено экспериментальное проектирование зданий «эталон» и зданий «модель».
В качестве «эталона» принято квадратное в плане здание площадью 50 м . Высота этажа принята равной 2.8 м. Здание одноэтажное, без подвала, с не отапливаемым чердаком и холодной крышей. Площадь оконных проемов составляет 10% от площади пола. Расчеты выполнены для климатических условий московской области. В соответствии с этим сопротивления теплопередаче приняты но гигиеническим требованиям СНиП П-3-79 и составляет для наружных стен: - 0,914 м2 С/Вт. Годовая потребность тепловой энергии, подсчитанная без учета ориентации здания и солнечной энергии составляет; 837 кВт.ч.
Для перехода от здания «эталон» к реальным зданиям рассчитывались «модели», в которых варьировалась площадь в интервале от 50 м2 до 1000 м2, высота этажа от 2,8 м до 3.8 м, этажность от 1 до 3 этажей и наличие подвала; площадь остекления от 10% до 30% от площади пола, и, наконец, величина сопротивления теплопередаче R0. В качестве минимальных принимались величины R0, соответствующие гигиеническим требованиям отмененного СНиП. Верхний предел R0 соответствовал требуемым после 2000 года величинам сопротивлений теплопередаче для различных наружных ограждающих конструкций.
Системы отопления и вентиляции загородных домов
Приведенное в настоящем разделе краткое описание систем отопления, используемых в загородных домах, позволяет при выборе конкретного решения оценить положительные и негативные свойства принимаемого варианта, как по техническим, так и по экономическим параметрам.
Скорость воздуха является одним из наиболее важных параметров, влияющих на самочувствие человека внутри помещения. Этот параметр микроклимата зачастую является причиной ощущения дискомфорта.
Вытяжные устройства редко вызывают проблемы, поскольку скорость воздуха на расстоянии, равном диаметру горловины, либо эквивалентному диаметру, если горловина имеет прямоугольную форму, составляет всего 10% от скорости в сечении вытяжного устройства. Следовательно, вытяжное устройство незначительно влияет па схему циркуляции воздуха в помещении. Напротив, движение воздуха, поступающего из воздухораспределительного устройства, тип этого устройства и его местоположение имеют решающее значение для создания комфортных условий в помещении.
При расположении вытяжного и распределительного устройств под потолком реализуется схема вентиляции перемешиванием. Струя воздуха из воздухораспределительного устройства движется над обслуживаемой зоной. Последнее омывается вторичными турбулентными потоками, индуцируемыми подаваемым в помещение воздухом. Существует зависимость между скоростью струи, когда она достигает стены помещения и наибольшей скоростью в обслуживаемой зоне- В свою очередь на эти скорости влияют естественные конвективные течения, генерируемые источниками тепла, имеющимися в помещении, В противовес системе вентиляции перемешиванием существует схема вентиляции, когда воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону с очень малой скоростью. При этом режим циркуляции воздуха определяется исключительно наличием в помещении конвективных источников. Подаваемая воздушная масса перемещается в помещении вверх и в направлении вытяжного устройства, обеспечивая этим смену воздуха. Такая система вентиляции получила название вытесняющей. Воздействие тепловой нагрузки помещения на схему циркуляции воздуха имеет большое значение. Особое значение приобретает проблема нисходящих потоков холодного воздуха в зимний период. Проблему можно решить, если использовать периметральную систему отопления или установить оконные переплеты с хорошей теплоизоляцией и обладающих высокой герметичностью. Если из воздухораспределительного устройства подается холодный воздух, то необходимо, чтобы струя проникла вглубь помещения и распространялась в верхней зоне как можно дольше, не опускаясь в обслуживаемую зону. При этом струя воздуха, подданная в помещение, путем индукции приводит в движение определенный объем воздуха самого помещения. Скорость в струе снижается и температура приобретает равномерность. Расположение воздухораспределителей должно быть таким, чтобы конвективные течения от источников тепла в помещении, встречаясь со струей подаваемого воздуха, удерживали холодный воздух в верхней части помещения. Когда конвективные течения встречаются со струей подаваемого воздуха, эта струя должна будет преждевременно опуститься на более низкий уровень. Вследствие этого образуются воздушные течения, которые вызывают неравномерное распределение температуры в обслуживаемой зоне. Тип потолочного перекрытия определяет форму распределения воздуха Наилучшие результаты дают гладкие потолки, не имеющие неровностей, когда струя холодного воздуха буквально прилипает к нему. Неровности вдоль траектории струи такие, как светильники или потолочные балки оказывают негативное влияние. Вентиляционный воздух может подаваться из-под оконных проемов- Конвективные потоки, генерируемые имеющимися в помещении источниками тепла, и струя поступающего воздуха взаимодействуют между собой. Правильный расчет воздухораспределительного устройства позволяет организовать движение воздуха вдоль потолка, обеспечивая температурную однородность ранее, чем воздушный поток достигает рабочей зоны. При возрастании тепловой нагрузки скорость отводимого потока вблизи пола увеличивается. Сильное воздействие на системы вентиляции оказывают элементы, расположенные вдоль траектории потока, такие как занавески, осветительные приборы, либо когда проемы воздуховодов частично закрыты книгами, вазами для цветов и др. Подводя итог проведенному обзору, следует отметить, что основной задачей при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха является обеспечение комфортных условий пребывания людей при условии экономичного расходования энергоресурсов [49].
Псрвым этапом в разработке проекта является обеспечение условий теплового комфорта во всей обслуживаемой зоне без учета индивидуальных потреб-ностей каждого человека. Для этого необходимо ориентироваться на требования нормативных документов по микроклимату. Эти требования основаны на усредненных данных для больших групп людей, имеющих одежду с одинаковыми теплозащитными свойствами и выполняющих работу одинаковой степени тяжести. Однако па практике физическое и психологическое восприятие микроклимата у различных людей, как правило, отличается в зависимости от одежды, выполняемой работы, индивидуальных предпочтений, по температуре и подвижности воздуха, скорости адаптации к изменению параметров воздушной среды. Так, теплоизоляционные свойства одежды могут отличаться в четыре раза и более, интенсивность энергообмена в два раза в зависимости от интенсивности физического и умственного труда. Различия в предпочтениях по температуре воздуха могут достигать 10С [49]. Предпочтительное значение подвижности воздуха также может отличаться в четыре раза.
Следующим этапом в разработке проекта является обеспечение возможности удовлетворения индивидуальных требований к микроклимату. Усредненные нормативные параметры микроклимата могут быть неприемлемы для людей в конкретном случае. В одном и том же помещении могут находиться люди, предпочитающие более высокую или более низкую температуру воздуха. Наиболее часто на практике встречается различие в требованиях подвижности воздуха Люди вынуждены находить компромисс по различным параметрам микроклимата. Например, зимой люди с повышенными требованиями к качеству воздуха допускают более низкую температуру в помещении, в то время как для тех, кто восприимчив к сквознякам, это нежелательно. Компромиссные сочетания параметров микроклимата могут быть разными для различных людей и изменяться с течением времени. Следовательно, каждый человек в помещении должен иметь средства для обеспечения индивидуальных требований к микроклимату в своей микрозоне. Реализация поставленной задачи может быть осуществлена в системах с умеренной температурой и влажностью воздуха. Этот новый принцип вентиляции способствует улучшению ощущаемого качества воздуха
Экспериментальная проверка теплотехнических характеристик многослойных наружных стен коттеджей
Приведенные выше соображения позволили в качестве основного строительного материала для предлагаемой строительной системы принять древесину. Этот материал» обладающий весьма ценными положительными качествами, к которым кроме перечисленных выше прежде всего следует отнести высокие теплоизоляционные свойства и относительно легкую обрабатываемость, имеет определенные недостатки [18].
Основными факторами, определяющими сорт и соответственно прочность древесины, являются величина и расположение пороков, главным образом сучков и наклона волокон в элементе. Поскольку древесина по своей природе является анизотропным материалом, ее прочность в значительной степени зависит от направления действия усилий по отношению к направлению волокон. Так, средний предел прочности древесины сосны без пороков составляет при растяжении ЮОМПа, при изгибе 75МПа и при сжатии 40МПа. При действии усилий поперек волокон прочность при растяжении и сжатии составляет всего 6.5 МПа
Длительность действия нагрузки существенно влияет на прочность древесины. При длительном нагружении ее прочность составляет 0,5 от прочности при кратковременном нагружении. Модуль упругости древесины при эксплуатации в нормальных температурно-влажностных условиях составляет 104МПа, а во влажном режиме снижается на 10-25%, Жесткость древесины при действии нагрузок поперек и под углом составляет 1/50 от модуля упругости при нагружении вдоль волокон.
Существенное влияние на свойства древесины оказывает влажность. Наибольшую влажность до 200% имеет сплавная древесина Свежесрублен-ная древесина обладает влажностью 100%- В процессе хранения или ее искусственной сушки влажность древесины снижается до 40 10%,
Из древесины неограниченно высокой влажности изготавливаются только конструкции постоянно соприкасающиеся с водой- Из древесины влажностью до 40% можно изготавливать конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, влажностью до 25% конструкции, эксплуатируемые в помещениях с повышенной влажностью и соприкасающиеся с грунтом. Из древесины влажностью до 30% можно изготавливать неклееные конструкции, эксплуатируемые в любых условиях. Для клееных конструкций влажность древесины ограничена величиной 12%.
При колебании влажности в пределах от 8% до 30% происходит усушка или разбухание древесины. Наибольшая усушка и разбухание происходит поперек волокон, перпендикулярно годичным слоям и достигает 4%, а в тангенциальном направлении, параллельно годичным слоям - 10%. Наименьшая усушка и разбухание, не превосходящая 0,3%, происходит вдоль волокон. При дальнейшем увеличении влажности сверх 30% усушка и разбухание пе происходят.
Высыхание деревянного элемента и развитие деформаций усушки происходит неравномерно от поверхности к центру. Этот факт, а также разница величин радиальной и тангенциальной усушки приводит к возникновению значительных остаточных напряжений растяжения в наружных и сжатие во внутренних частях элемента поперек волокон и в результате к короблению и растрескиванию древесины.
Коробление бывает продольным и поперечным. Поперечное коробление проявляется в форме превращения квадратного сечения бруса в прямоугольное или ромбическое, а прямоугольное сечение доски - в желобчатое, изогнутое в сторону наружных годовых колец. Продольное коробление проявляется в форме выгиба досок по длине, а наличие наклона волокон по длине в доске приводит к тому, что она принимает винтообразную форму.
Защита деревянных конструкций от загнивания и гниения имеет важнейшее значение для обеспечения их необходимой долговечности. Прогрев древесины при искусственной высокотемпературной сушке до 80 С приводит к гибели всех присутствующих в ней спор домовых грибов. Такая древесина гораздо дольше сопротивляется загниванию. Для коттеджей большое значение имеет конструктивная защита древесины от гниения. Конструктивная система должна обеспечить такой режим эксплуатации конструкции, при котором ее влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. На рынке строительных материалов лесоматериалы представлены круглыми и пилеными в виде брусьев или досок. Использование брусьев и бревен не позволяет полностью использовать прочностные свойства древесины, так как толщина стен определяется в этом случае теплотехническими требованиями. Применение однослойных стен не исключает необходимости в использовании досок для других конструктивных элементов. Поэтому в качестве основного конструктивного элемента предлагаемой строительной системы приняты обрезные доски толщиной 40мм и шириной, определяемой прочностными требованиями. В соответствии с этим стены выполняются трехслойными с дощатыми наружной и внутренней обшивками и эффективным синтетическим утеплителем между ними. Преимуществом трехслойных ограждающих конструкций является возможность без больших затрат регулировать уровень сопротивления теплопередаче в зависимости от конкретных условий в месте строительства Прежде всего, необходимо раскрыть понятие «строительная система». Под этим термином понимается определенный набор универсальных, конструктивных решений с соответствующими средствами механизации строительно-монтажных работ, обеспечивающий создание разнообразных вариантов объемно-планировочных решений коттеджей в заданном диапазоне параметров Руководствуясь данными статистической обработки реальных проектов, приняты следующие требования (параметры), которым должна удовлетворять предлагаемая строительная система: - этажность дома может меняться от одного до трех этажей при наличии или отсутствии подполья и мансарды. Высота этажа может колебаться от 2,8 до 4,0 м; - общая площадь дома может колебаться в пределах 50 - 500 м2 при произвольном очертании плана; - количество жилых помещений не ограничивается, а их площадь может колебаться в пределах 5-40 м2 ; - теплотехнические свойства ограждающих конструкций должны обеспечивать возможность комфортного постоянного проживания людей; - должны предусматриваться конструктивные меры защиты древесины от гниения и возгорания.
