3241

УДК 699.86

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

А.С. Незнамова1, Т.А. Сушкина2, Г.Н. Мартыненко3, В.И. Лукьяненко4

1Студент гр. бТВ-161, nastya22132213@gmail.com

2Студент гр. бТВ-161, tatsushkina@yandex.ru

3Канд. техн. наук, glen2009@mail.ru

4Канд. техн. наук, lukyanenko1@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Аннотация: в данной работе проведено сравнение технических характеристик наиболее распространенных теплоизоляционных материалов. Определен наиболее эффективный утеплитель посредством сравнения коэффициентов теплопередачи. Предложены некоторые рекомендации по выбору теплоизоляции для наружных стен на основании приведенных расчётов

Ключевые слова: утеплитель, материал, теплоизоляционный материал, коэффициент теплопередачи, термическое сопротивление

Основной функцией утеплителя является препятствие теплообмену между внешней и внутренней средами, находящимися по обе стороны ограждения. Знание эксплуатационных характеристик материалов поможет не ошибиться с выбором утеплителя и минимизировать теплопотери через ограждающие конструкции. При выборе материала для утепления необходимо обратить внимание на следующие технические показатели: гигроскопичность, водопоглощение, воздухопроницаемость, химическую стойкость, биостойкость, пластичность, огнеупорность [1].

Районом исследования выбран город Воронеж, в котором в настоящее время ведется активная застройка. Так как город находится в зоне умеренного климата, при проектировании здания необходимо предусмотреть теплоизоляцию стен.

В настоящее время выбор материалов, используемых в качестве утеплителя, достаточно широк − пенополистирол, пенопласт, минеральная вата, стекловолокно, керамзит, вспененный полиэтилен

60

и другие. Наиболее популярными в Воронежской области являются минеральная вата, пенополистирол, керамзит. Подробнее рассмотрим эксплуатационные свойства каждого материала.

Минеральной ватой называется материал, состоящий из переплетенных между собой тонких волокон стекловидной формы. В зависимости от особенностей производства минеральная вата бывает трех видов: каменная минеральная вата, на основе шлака, на основе стекловолокна. Отметим ряд преимуществ данного материала. Минеральная вата не расплавляется при температурах до 1000 градусов, её состав устойчив к различному роду химических воздействий, устойчив перед плесенью и грибком, не подвергается атакам грызунов, не дает усадки благодаря высокой плотности, является отличным звукоизолятором. Но у данного утеплителя есть ряд недостатков. Для нормального функционирования минеральной ваты, её необходимо использовать в комплексе с материалами гидроизоляционного и пароизоляционного характера. Существует риск попадания волокон минеральной ваты на кожу, что приводит к её раздражению. С учетом всех эксплуатационных характеристик срок службы данного материала составляет более 45 лет [2, 3, 4].

Пенополистиролом называют материал, полученный в результате вспенивания легкокипящей жидкости. Основными эксплуатационными свойствами данного утеплителя являются высокая гигроскопичность, что приводит к уменьшению затрат на отопление и увеличению срока службы, паропроницаемость, прочность, хорошо реагирует на контакт с растительностью и грунтом, что обуславливается его биологической устойчивостью. К недостатку пенополистирола можно отнести горючесть, реакцию на природные осадки и восприимчивость к воздействию УФ лучей [1, 5]. Производители утверждают, что срок службы пенополистирола составляет 60…80 лет, однако верить этим цифрам не стоит, можно рассчитывать максимум на 30…35 лет качественной теплоизоляции.

Керамзитом называют материал, полученный в результате обжига гранул глины. Такой способ производства позволяет считать керамзит экологически чистым материалом. К основным эксплуатационным свойствам керамзита можно отнести: прочность, шумоизоляцию, морозоустойчивость, огнестойкость, биологическую стойкость, ввиду малого веса материала отсутствует необходимость в применении мощного основания. Основными

61

недостатками материала являются высокий коэффициент влагопоглощения и хрупкость [6].

Самые доступные и популярные теплоизоляционные материалы, которые приобретаются в любом строительном магазине, были рассмотрены выше. Далее исследуем новинки современного рынка − фибролит, пластмигран, теплолен. Для начала выясним, что представляет собой каждый из перечисленных материалов.

Всем известен фибролит, как древесно − стружечный утеплитель, применяемый ещё в СССР. Но инновационные разработки не стоят на месте, и сейчас фибролит выступает в роли усовершенствованного материала, созданного на основе жидкого стекла, древесного волокна и портландцемента. Производители утверждают, что срок службы данного материала достигает 100 лет. Этот утеплитель обладает рядом достоинств: сейсмостойкостью, морозостойкостью, влагостойкостью, устойчивостью к грибковым поражениям, высокой шумо- и теплоизоляцией, удобством монтажа [7]. Наряду с уникальными свойствами фибролита существует один недостаток – цена, которая в несколько раз превышает стоимость традиционных материалов.

Пластмигран представляет собой волокнистый материал, созданный на базе пыли полистирола и частиц минеральной ваты. После смешения этих компонентов, однородную массу помещают в металлический модуль с перфорацией. Далее под высоким давлением масса продувается паром. Экологичность материала достигается за счет отсутствия химических добавок при производстве. Пластмигран непроницаем для влаги, устойчив к химическим и биологическим воздействиям, пожаробезопасен [8]. Недостатками данного теплоизоляционного материала является дороговизна и дефицит на отечественном рынке.

Теплолен не является инновационной разработкой последних лет, но в нашей стране он сравнительно недавно попал на рынок. Теплолен – это материал, созданный на базе льняного волокна. Утеплитель в силу своего природного происхождения является экологически чистым продуктом. К ряду достоинств теплолена относятся хорошие звукоизоляционные свойства, устойчивость к температурам и микроорганизмам, простота монтажа, отсутствие усадки и долговечность [1, 8]. Его недостатки – стоимость данного теплоизоляционного материала, которая достаточно высока, а также дополнительную пропитку от огня и влаги.

62

Для проведения исследования необходимо сравнить коэффициент теплопередачи каждого теплоизоляционного материала (табл. 1). Источником исходных данных является СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

где R − термическое сопротивление теплоизоляционного слоя в конструкции многослойного ограждения, (м2·°С)/Вт, определяемое

материала − утеплителя, Вт/(м·°С).

Результаты расчетов для выбранных теплоизоляционных материалов приведены в табл. 2.

63

На основании расчетов, представленных выше, были построены график зависимости термического сопротивления слоя материала от его толщины (рис. 1) и график зависимости коэффициента теплопередачи от термического сопротивления (рис. 2).

Рассчитав величину коэффициента теплопередачи, перейдем к определению затрат на утепление дома (рис. 3). Для данного дома, площадь стен для утепления которого составляет 64,2 см2, при утеплении стен в 3 см, понадобится 2 м3 теплоизоляционного материала. Проанализировав строительный рынок, была выбрана средняя стоимость исследуемых теплоизоляционных материалов. В табл. 3 представлены затраты при выборе каждого из перечисленных утеплителей.

Рис. 1. Зависимость термического сопротивления слоя теплоизоляции от его толщины:

1 – пенополистирол, 2 – минеральная вата, 3 – керамзит, 4 – фибролит, 5 – пластмигран, 6 – теплолен

64

Рис. 2. Зависимость коэффициента теплопередачи от термического сопротивления:

1 – пенополистирол, 2 – минеральная вата, 3 – керамзит, 4 – фибролит, 5 – пластмигран, 6 – теплолен

Рис. 3. Утепляемый дом

65

В ряде работ рассматривался вопрос о повышении энергоэффективности материалов в жилищном фонде [9, 10]. Результат проведённого исследования позволяют сделать вывод о том, что теплолен и пластмигран являются наиболее эффективными теплоизоляционными материалами, применяемыми при строительстве наружных ограждающих конструкций. Но стоимость этих материалов в разы выше, чем у традиционных утеплителей, что является весомым аргументом в пользу других теплоизоляционных материалов. Гораздо менее эффективным из представленных материалов для утепления является керамзит, так как он обладает высоким коэффициентом теплопроводности, что говорит о его способности более интенсивно проводить тепло. Учитывая современные тенденции рынка, наиболее выгодным вариантом утеплителя наружных стен, как с технической, так и с экономической точки зрения, являются материалы: минеральная вата, пенополистирол.

Литература

1.Зарубина, Л.П. Теплоизоляция зданий и сооружений. Материалы и технологии / Л.П. Зарубина. − СПб.: БХВ−Петербург,

2012. − 406 с.

2.Бобров, Ю.Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатных материалов / Ю.Л. Бобров. – М.: Стройиздат, 1987.

−168 с.

66

3.Боженов, П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология / П.И. Боженов. − М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1994. − 108 с.

4.Горяйнов, К.Э. Минеральная вата и изделия из нее / К.Э. Горяйнов. − Москва: Машстройиздат, 1950. − 179 с.

5.Зарубина, Л.П. Теплоизоляция зданий и сооружений. Материалы и технологии / Л.П. Зарубина. − СПб.: БХВ-Петербург, 2012. − 406 с.

6.Онацкий, С.П. Производство керамзита / С.П. Онацкий. – М.: Издательство литературы по строительству, 1971. − 312 с.

7.Булыкин, Е.А. Особенности применения инновационных технологий при производстве фибролитовых плит в России // Экономика и менеджмент инновационных технологий. ‒ 2012. ‒ № 6 [Электронный ресурс] − Режим доступа: http://ekonomika.snauka.ru /2012/06/1038.

8.ООО «Импульс» // Инновационные утеплители: новинки рынка теплоизоляционных материалов. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://blog.flexyheat.ru/.

9.Маслова, Т.О. Энергосбережение в жилищном фонде / Т.О. Маслова, И.С. Курасов, Г.Н. Мартыненко // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. ‒ 2018. ‒ № 1 (10). ‒ С. 20-31.

10.Мартыненко, Г.Н. Изучение влияния толщины тепловой изоляции и шага укладки труб в системах напольного отопления на распределение теплового потока / Г.Н. Мартыненко, М.М. Коробова, Е.Н. Аникин // Высокие технологии в строительном комплексе. ‒

2019.‒ № 1. ‒ С. 84-92.

67

УДК 697.341

ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРИ ПОГОДНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ОТОПИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

Д.А. Хохлов1, С.В. Дахин2

1Магистр, steinskif@gmail.com

2 Канд. техн. наук, svdakhin@ya.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Аннотация: в данной работе рассчитаны характеристики системы отопления с отбором теплоты на ГВС в многоквартирных домах для двух вариантов - отопительном температурном графике и температурном графике со спрямлением на 65 °C, определена годовая экономия теплоты и рассчитаны сроки окупаемости оборудования погодного регулирования

Ключевые слова: тепловые сети, теплоснабжение, погодное регулирование, энергосбережение

Теплоснабжение в России характеризуется объективными показателями не зависящими ни от каких факторов. Сюда входят: климат, достаточно мощные системы теплоснабжения, протяжённые тепловые сети, существенная неравномерность суточных и годовых графиков энергопотребления, недостаток регулирующих мощностей.

Поэтому существует настоятельная необходимость в экономии топливно-энергетических ресурсов при теплоснабжении, в первую очередь за счёт более эффективного, рационального потребления тепловой энергии.

Такую экономию можно получить при повышении качества регулирования потребляемой тепловой энергии, в том числе при применении так называемого "погодного регулирования" тепловой нагрузки, когда тепловой режим системы отопления не зависит от режима работы горячего водоснабжения.

Целью данной работы является определение количественных показателей энергосбережения при теплоснабжении жилых многоквартирных зданий в условиях внедрения местного погодного регулирования тепловой нагрузки.

Для исследования выбраны жилые дома различного конструктивного исполнения входящих в одно из товариществ собственников жилья (ТСЖ) в Северном жилом районе (СЖР)

68

города Воронежа. Основные характеристики домов представлена в табл. 1.

Температура внутри помещений принимается равной °C. Температурный график тепловой сети 105/70 °C со

спрямлением на 65 °C.

Согласно строительной климатологии [1], для города Воронежа принимаем:

-расчётную температуру наружного воздуха для отопления - минус 24 °C;

-среднюю температуру наружного воздуха отопительного периода - минус 2,5 °C;

-продолжительность отопительного периода - 190 суток;

-расчётная скорость ветра в холодный период года - 4 мс ;

При известных объёмах здания, расчётные тепловые нагрузки систем отопления, можно определить по укрупнённым параметрам [2].

Результаты расчётов приведены в табл. 2, где qо – удельная отопительная характеристика здания на отопление; Qо' – расчётные

тепловые нагрузки систем отопления.

При регулировании отопительной нагрузки в зависимых схемах присоединения отопительных установок к тепловой сети, температура воды определяется по методике, изложенной в [3].

69