Материал: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительства. Рудаков О.Б., Перцев В.Т

Серия «Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения» Выпуск № 1(10), 2015

имеют водопоглощение по массе всего 25%. При этом их теплозащитные качества

ПЕНОПЛЭКС® 35 с позиции термофлуктуационной концепции прочности показали, что данный материал является более долговечным в сравнении с ПСБ-С М35. Это объясняется упорядоченной и практически однородной закрытопористой структурой такого пенопласта, обеспечивающей его повышенную прочность. Экспериментально определенные константы, входящие в уравнения работоспособности, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Значения физических констант для ПЕНОПЛЭКС 35

Подставляя полученные константы в соответствующие уравнения [5] можно определить их основные параметры работоспособности. Так его долговечность составит более 30 лет при напряжении 0,085 МПа и температуре 298 К.

В соответствии с заключением института НИИСФ, долговечность плит ПЕНОПЛЭКС® в ограждающих конструкциях зданий при температурно-влажностных воздействиях с учетом коэффициента запаса составляет не менее 50 лет [6].

Как видно из вышесказанного, все рассмотренные материалы обладают рядом как положительных, так и негативных качеств, что существенно затрудняет выбор материала для утепления ограждающих конструкций зданий. Решение данной проблемы возможно на основе анализа результатов натурных испытаний. Для этого авторами были проведены наблюдения за каркасно-щитовым зданием с различными материалами утеплителя в стенах в течение одного календарного года. Толщина утеплителя была назначена на основе расчета из условия обеспечения необходимой теплоизоляции и номенклатуры выпускаемых производителем теплоизоляционных изделий.

При проведении исследований основной упор был сделан на сравнение температурновлажностного режима в ограждениях и энергоэффективности используемых материалов.

Результаты проведенных испытаний представлены на рисунке.

Из рисунка видно, что характер изменения влажности рассматриваемых утеплителей практически одинаков и соотносится с изменением разности парциальных давлений водяного пара внутри и снаружи помещения за исследуемый период. Рост влажности материалов наблюдается в тех интервалах времени, в которых увеличивается разность парциальных давлений.

Для исследуемых теплоизоляционных материалов на начальном этапе наблюдений отмечается повышенное значение влажности, что является результатом монтажа ограждающих конструкций в зимних условиях. Последующее снижение влажности соответствует периоду испарения монтажной влаги при постоянном снижении разницы парциальных давлений.

17

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рисунок. Изменение влажности утеплителей стен при их эксплуатации в течение отопительного периода

За время наблюдений влажность утеплителей не превышала 3%. При этом максимальная влажность наблюдается у беспрессового пенополистирола, а минимальная у минераловатных плит без ветрозащитной пленки. Однако следует отметить, что в процессе эксплуатации минераловатных плит происходит потеря их массы за счет разрушения волокон и выделения их в воздух в виде пыли [7]. В связи с этим результаты по влажности минераловатных плит несколько занижены.

В таблице 2 приведены результаты анализа энергоэффективности использованных теплоизоляционных материалов. В данной таблице Qh – количество потерь тепла для рассматриваемого здания за период наблюдений, qh – удельный расход тепла на отопление здания за рассмотренный период, Qh,уд – удельные потери тепла на один квадратный метр полезной площади в пересчете на весь отопительный период.

Изначально при расчете фактического сопротивления теплопередаче стен с утеплителем из экструзионного и беспрессового пенополистирола было принято решение не учитывать сопротивление воздушной прослойки и наружной обшивки из ЦСП, исходя из предположения, что зазоры между облицовочными плитами подогнаны плохо и воздушная прослойка является вентилируемой. Однако, проведенные испытания показали, что это не совсем верно.

Таблица 2. Технико-экономические показатели при использовании различных утеплителей в

ограждающих конструкциях здания

Серия «Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения» Выпуск № 1(10), 2015

Температура внутренней поверхности стены, утепленной ПЕНОПЛЭКС®, выше температуры стены с минватными плитами. Согласно [8], чем выше температура внутренней поверхности ограждения, тем больше его термическое сопротивление. Выполненные нами расчеты показали, что расчетное сопротивление теплопередаче стены, изолированной минватой толщиной 150 мм, на 14% выше, чем у стены с ПЕНОПЛЭКС® толщиной 100 мм.Это противоречит вышесказанному. Полное исключение воздушной прослойки и облицовки при расчете термического сопротивления каркасно-щитового ограждения является некорректным. Их вклад в общее сопротивление конструкции необходимо учитывать поправочным коэффициентом.

Если теплофизические свойства утеплителя характеризуются разницей температур на его поверхностях [9], то, анализируя полученные данные, назначаем коэффициент k=0,3, который будет использоваться для учета дополнительных утепляющих факторов. Данный коэффициент получен из предположения, что, при равных температурах внутренней поверхности, стены должны обладать аналогичными сопротивлениями теплопередаче, которые в свою очередь характеризуются разницей температур на противоположных поверхностях стены. Тогда отличие для стен, утепленных минераловатными плитами и ПЕНОПЛЭКС®, обуславливается вовлечением в работу воздушной прослойки и внешней обшивки. Коэффициент k определяли по пропорциям.

Также были проведены замеры фактических энергозатрат с пересчетом их на стоимость отопления квадратного метра в год (таблица 2). Превышение фактических значений над расчетными объясняется принятыми при расчетах допущениями. Так, например, потери через цокольное перекрытие рассчитывались как для наружной стены. Однако, потери через данную поверхность значительно больше.

В целом, по данной работе можно сделать вывод, что использование экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® вместо минераловатных плит позволяет, при одинаковой толщине утеплителя, экономить на энергии для отопления 133,81 рубля с одного квадратного метра отапливаемой площади в год, что соответствует снижению расходов на 15%. Теплофизические свойства ПЕНОПЛЭКС® позволяют снизить толщину применяемых плит утеплителя на треть (со 150 до 100 мм), с сохранением уровня расходов на энергоносители и степени тепловой защиты здания.

За счет повышенной прочности и теплопроводности ПЕНОПЛЭКС значительно выигрывает по долговечности и энергоэффективности и обладает наименьшими общими затратами на эксплуатацию. Применение избыточного утепления (150 мм ПЕНОПЛЭКС) позволяет повысить общую экономическую эффективность за счет значительного снижения затрат на отопление здания. Такое решение не требует изменения общего конструктивного решения ограждающих панелей и модернизации производственных линий. Затраты при строительстве и эксплуатации возрастают, но не превышают значений характерных для минеральной ваты, то есть такое решение также является эффективным. В свою очередь его применение приведет не только к экономии средств заказчика в длительной перспективе, но и к экономии энергоресурсов страны и, как следствие, к улучшению экологической ситуации.

Список литературы

1.Ярцев В.П. Влияние силовых и атмосферных воздействий на теплофизические характеристики минераловатных плит / В.П. Ярцев, А.М. Дорофеев // Кровельные и изоляционные материалы. 2010. № 4. С.14-15.

2.Гусев Б.В. Теплопроводность минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий / Б.В. Гусев, В.А. Езерский, П.В. Монастырев // Промышленное и гражданское строительство. 2005. № 1. С. 48–49.

19