Энергетическая эффективность ограждающих конструкций с теплоизоляцией из композита «Поропласт cf» в малоэтажном строительстве icon

Энергетическая эффективность ограждающих конструкций с теплоизоляцией из композита «Поропласт cf» в малоэтажном строительстве


Смотрите также:
«Сочетание комфорта и энергосбережения в жилищном строительстве (в т ч. малоэтажном)...
Методика современного проектирования православных храмов и воссоздания утраченных построек. 8...
К. Ф. Фокин (из книги "Строительная теплотехника ограждающих частей зданий", Москва...
Стандарт организациинормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки...
Энергетическая эффективность в проектировании и строительстве Галерея вхутемас 12 – 30 июля 2010...
Совершенствование методов и технических средств тепловой диагностики ограждающих конструкций...
К. А. Нурбатуров (общее руководство)...
К. А. Нурбатуров (общее руководство)...
К. А. Нурбатуров (общее руководство)...
К. А. Нурбатуров (общее руководство)...
К вопросу паропроницаемости наружных ограждающих конструкций зданий с тепловой изоляцией...
К. А. Нурбатуров (общее руководство)...



Загрузка...
скачать


Авторы: к.т.н., Москвитин В.А.

инженер Москвитин А.В.

Энергетическая эффективность ограждающих конструкций с теплоизоляцией из композита «Поропласт CF» в малоэтажном строительстве.


Энергетическая эффективность – это свойство здания и его инженерных систем обеспечивать заданный уровень расхода тепловой энергии для поддержания оптимальных параметров микроклимата в помещениях.

СНип 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» нормирует удельный расход тепловой энергии на отопление жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных в КДж/(м2*°С*сут).

Известно, что потери тепла в индивидуальных жилищах в 2,5…4 раза выше, чем в квартирах малоэтажных домов [1]. Наиболее рациональный путь решения проблемы теплозащиты индивидуальных отапливаемых зданий – создание многослойных ограждающих конструкций с эффективной теплоизоляцией.

ООО «Фоампласт» осуществляет разработку композиций, технологий и транспортирования к месту возведения зданий теплоизоляционного поропласта монолитной укладки. Обладая уникальной высокопроизводительной мобильной установкой, технологиями получения композита «Поропласт CF» и его монолитной укладки в полость среднего слоя стеновых ограждающих конструкций, ООО «Фоампласт» совместно с АО «Иркутскгражданпроект» разработали для региона Восточной Сибири технические условия [2] на возведение наружных эффективных слоистых ограждающих конструкций стен с повышенными теплотехническими характеристиками для промышленных, гражданских, жилых зданий, возводимых из кирпича, мелко и крупноразмерных блоков.

В
Фотография 1. Процесс монолитной укладки композита «Поропласт CF» в стеновые ограждающие конструкции
основу технологий положены принципиально новые способы и устройство непрерывного регулируемого процесса получения поропласта, реализованные в передвижной двухмодульной пеногенераторной установке. Установка защищена патентом России [3] и отмечена дипломом «100 лучших товаров России» за 2006г. по номинации «Продукция производственно-технического назначения» [4].

Всё это в совокупности позволило ООО «Фоампласт» приступить к теплоизоляции ограждающих конструкций многоквартирных жилых домов в больших объёмах. К настоящему времени осуществлена теплоизоляция ограждающих конструкций более 80-ти жилых и гражданских многоэтажных зданий (фотография 1).

Оценка эффективности стеновых ограждающих конструкций некоторых из этих зданий выполнена в работе [5].

В связи с большими потерями тепла в домах коттеджного типа по сравнению с многоквартирными, представляет большой интерес оценить энергетическую эффективность индивидуальных жилых домов, возведённых с использованием доступных, производимых в нашем регионе, стеновых и теплоизоляционных материалов.

ООО «Фоампласт» принимает участие в возведении группы жилых домов коттеджного посёлка на «Южной», а также коттеджа в посёлке «Молодёжный» (фотография 2).





Фотография 2. Группа жилых домов коттеджного посёлка на «Южной»



На рис. 1 приведены фрагменты наружных стен: а) жилых коттеджных домов на «Южной», б) коттеджа в посёлке «Молодёжный».

Состав стены коттеджей на «Южной»: 1 – кирпичная кладка из облицовочного кирпича, δ=120 мм; 2 – утеплитель – открытопористый гомогенной структуры материал с товарным названием композит «Поропласт CF», δ=150мм; 3 – кладка из стеновых бетонных блоков, δ=390 мм; 4 – штукатурка, δ=20 мм.

Состав стены коттеджа в посёлке «Молодёжный»: 1- наружная штукатурка, δ=20 мм; 2 – стеновой пазогребневой бетонный блок, δ=90 мм; 3 – утеплитель – композит «Поропласт CF», δ=150 мм; 4 – стеновые бетонные блоки, δ=190 мм.

В первом случае, совокупная толщина стены, приходящаяся только на конструктивные стеновые материалы составляет 530 мм, во втором 300 мм.

В течение всего отопительного периода 2010-2011 годов ежемесячно при полном соблюдении оптимальных параметров микроклимата во всех отапливаемых помещениях в одном из коттеджей посёлка на «Южной» со счётчика расхода тепловой энергии ТЭМ-104 посредством компьютера снимались показания расхода тепловой энергии.

Помесячные значения теплопотребления коттеджа на «Южной» приведены в таблице 1.


Таблица 1

Расход тепловой энергии за отопительный период 2010-2011 гг.

Отопительный период

2010г.

2011г.

Месяцы

IX

X

XI

XII

I

II

III

IV

V

Месячный расход тепловой энергии, Гкал

0,4

2,67

2,88

5,79

7,9

4,34

4,56

2,7

0,38

Величина тепловой энергии за годовой отопительный период 31,62 Гкал


Осуществим перевод значения расхода тепловой энергии из Гкал в значения параметра, используемого в таблице 8 СНиП 23-02-2003, т.е. в КДж.:

31,62 Гкал = 31620000000 кал = 31620000000*4,19 Дж = 132487800 КДж.

Тогда, удельный расход тепловой энергии на отопление коттеджа на «Южной» отапливаемой площадью 320,4 м2 составит:



В связи с отсутствием централизованного теплоснабжения расход электрической энергии, используемой для отопления в коттедже посёлка «Молодёжный» контролировался показаниями электросчётчика и за зимний отопительный период 2010-2011гг. составил 50098 квт*ч.

Перевод расхода электрической энергии в квт*ч в значения параметра, приведённого в таблице 8 СНиП 23-02-2003 даёт следующий итог:

1 квт*ч = 3600000 Дж, так как 1 Вт*ч = 3,6*103 Дж, тогда расход тепловой энергии за весь отопительный период составит:

50098 квт*ч * 3600000 Дж = 180352800 КДж.

Удельный расход тепловой энергии за годовой отопительный период 2010-2011 гг. для коттеджа в посёлке «Молодёжный» при отапливаемой площади 504 м2 составит:



Ниже в таблице 2 приводится расчётный (фактический) и нормируемые удельные расходы тепловой энергии на отопление коттеджей.


Таблица 2

Расчётные удельные расходы тепловой энергии на отопление коттеджей за отопительный период 2010-2011гг. в сопоставлении с нормируемым удельным расходом.

Место расположения строения

Отапливаемая площадь, м2

Число этажей

Удельный расчётный расход тепловой энергии на отопление, кДж/(м2*°С*сут)

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление в соответствии с таблицей 8, с-10, СНиП 23-02-2003, кДж/(м2*°С*сут)

Коттедж на «Южной»

320,4

2

82

98

Коттедж в посёлке «Молодёжный»

504,0

2

71

85

Примечание. Значения нормируемых удельных расходов тепловой энергии определены по линейной интерполяции в соответствии с примечанием таблица 8, с-10, СНиП 23-02-2003, в зависимости от отапливаемой площади дома.


Как следует из данных таблицы 2, удельный расход тепловой энергии на отопление коттеджа на «Южной», отапливаемой площадью 320,4 м2 составляет 82 КДж/(м2*°С*сут), что на 16,3% меньше значения нормируемого СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Удельный расход тепловой энергии для коттеджа в посёлке «Молодёжный» на 16,5% меньше значения нормируемого СНиП. Расход электрической энергии на отопление 1м2 площади в этом случае составил:



Расходы энергии на отопление во вновь построенных зданиях в средней полосе России на 1м2 площади в среднем составляют около 500 квт*ч, в Германии – 250 квт*ч, в Швеции и Финляндии – 135 квт*ч.

В силу того, что основным параметром, характеризующим расход тепловой энергии здания на нужды отопления является сопротивление теплопередачи, определим значение этой величины для двух случаев стен коттеджей при их толщинах по конструкционным материалам 530 и 300 мм.

R0,1 и R0,2 – сопротивление теплопередаче соответственно до и после утепления ограждающей конструкции, м2*°С/Вт;





Тогда сопротивление теплопередаче стеновых ограждений коттеджей до утепления R0,1 имеет следующие значения:





Сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций до их утепления не удовлетворяет требуемой величине по санитарно-гигиеническим условиям, значение которого нормируется СНиП 23-02-2003 (табл. 4, с-5) и для жилых зданий г. Иркутска принято равным 3,9 м2*°С/Вт.

Таким образом, теплоизоляция стен жилых зданий посредством создания многослойных ограждающих конструкций с высокоэффективным теплоизолятором является неизбежным условием обеспечивающим энергетическую эффективность и ежегодную прибыль от снижения затрат на отопление.

Ежегодная прибыль от снижения затрат на отопление 1м2 стенового ограждения определяется по формуле [6]



где 0,024 – переводной коэффициент, квт*ч/(Вт*сут);

ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, определяемые согласно СНиП [7], град*сут/год;

Δк – разность коэффициентов теплопередачи до и после утепления ограждающей конструкции, Вт/м2*°С:

;

Ст – тариф на тепловую энергию;

Ст = 644,94 руб/Гкал;

Тариф на электроэнергию составляет: Ст=0,68 руб/квт*ч.

Полагаем, что если значения сопротивления теплопередачи стеновых ограждающих конструкций R0,1 до утепления кратно меньше нормируемого значения сопротивления теплопередачи жилых зданий г. Иркутска, а R0,2 значительно больше Rreq, то выражение по определению Δк необходимо представить в следующем виде:



Так при толщине стен коттеджей без утеплителя:

в 3,94 раза,

откуда: Rreq=3,94R0,1;

в 6,39 раз

тогда: Rreq=6,39R0,1;

530мм – 4,94м2*°С/Вт > 3,9м2*°С/Вт

300мм – 4,56м2*°С/Вт > 3,9м2*°С/Вт

То есть в обоих случаях R0,2 > Rreq

Тогда разность нормируемого коэффициента теплопередачи и достигнутого после утепления составляет, Вт/м2*°С при толщине стены без утеплителя 530 и 300 мм, а с утеплителем 680 и 450 мм соответственно:

680 -

По значению нормируемого сопротивления теплопередачи жилых зданий для условий г.Иркутска Rreq = 3,9м2*°С/Вт, определим требуемую толщину δут теплоизоляции из композита «Поропласт CF»:

530 мм -

откуда δут 0,038Вт/м*°С*2,909м2*°С/Вт=0,11м

300 мм -

тогда δут 0,038Вт/м*°С*3,286м2*°С/Вт=0,125м.

Единовременные затраты, приходящиеся на величину сверхнормативного сопротивления теплопередачи (R0,2 - Rreq) при общей толщине стены вместе с утеплителем 680 и 450 мм, соответственно будут равны стоимости используемого для этой цели теплоизоляционного материала и произведённой работы и составляют согласно локальной сметы производителя работ 2700 руб за 1м3, что, в пересчёте на 1м2 стены при толщине слоя теплоизоляции эквивалентной (R0,2 - Rreq), составит:

680мм – (0,15м – 0,11м) = 0,04м, 2700руб/м3*0,04м = 108руб/м2

450мм – (0,15м-0,125м) = 0,025м, 2700руб/м3*0,025м = 67,5 руб/м2.

Ежегодная прибыль от снижения затрат на отопление 1м3 стенового ограждения при общей толщине стены:

680мм – Э = 0,024*7080*0,06*0,68 = 6,93руб/м2*год;

450мм – Э = 0,024*7080*0,04*0,68=4,62руб/м2*год.

Ежегодная прибыль от снижения затрат на отопление всего коттеджа на «Южной» и в посёлке «Молодёжный» при площади стеновых ограждающих конструкций соответственно 240м2 и 380м2 составит:

240м2*6,93руб/м2*год =1663,2руб*год

380м2*4,62руб/м2*год =1755,6руб*год.

Без учёта процентной ставки за кредит срок окупаемости единовременных затрат на утепление составит:

для коттеджа на «Южной» -

для коттеджа в посёлке «Молодёжный» -

Таким образом, утепление ограждающих конструкций малоэтажных домов при сравнительно невысокой цене энергии на отопление окупится через 15-16 лет, после чего оно будет приносить прибыль, так как долговечность композита «Поропласт CF» сопоставима с долговечностью дома.

В январе 2011 года в коттедже на «Южной» в 36 точках ограждающих конструкций, ориентированных на все части света были осуществлены замеры фактических величин тепловых потоков электронным измерителем плотности тепловых потоков ИТП-МГ 4.03 «Поток». Но основании полученных экспериментальных данных величин теплового потока для всех точек измерения расчётом определяли значения сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций. Статистическая обработка значений теплового потока позволила определить среднюю величину сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции - , которое на 6,5% не согласуется со значением сопротивления теплопередаче R0,2=4,94м2*°С/Вт. При определении сопротивления теплопередаче стенового ограждения расчётный коэффициент теплопроводности композита «Поропласт CF» принимался по результату сертификационных испытаний равным λ=0,038Вт/м*°С.

В работе [5] установлено, что при вероятном содержании влаги 17-24% величина коэффициента теплопроводности поропласта равна λ=0,029Вт/м*°С. Проведённые там же исследования сохраняемости теплофизических свойств при искусственно увеличенной влажности поропласта на 100% по массе показали, что прирост коэффициента теплопроводности через 50 условных лет эксплуатации составит около 33%, что соответствует величине коэффициента теплопроводности λ=0,036Вт/м*°С. При таком значении λ расчётное сопротивление теплопередачи стеновой ограждающей конструкции коттеджа в районе «Южной» составит R0,2=5,16м2*°С/Вт, что хорошо согласуется со средним значением сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, определённым на основании величины теплового потока. При этом расходимость значений с составит всего 1,9%, поэтому полагаем, что достоверным значением расчётного коэффициента теплопроводности композита «Поропласт CF» является величина λ=0,036Вт/м*°С.

В связи с коррекцией величины расчётного коэффициента теплопроводности поропласта в меньшую сторону считаем нецелесообразным принимать толщину теплоизоляции для стеновых ограждающих конструкций менее 0,15м по следующим обстоятельствам:

  1. высокая степень теплозащиты при R0,2 > 4,5м2*°С/Вт позволит варьировать в широком масштабе толщиной стен, относимой к конструкционным материалам (например: 300 и 530 мм), что позволит для возведения стен зданий в малоэтажном строительстве использовать блоки и стеновые материалы, производство которых возможно в востребованных объёмах осуществить малыми предприятиями;

  2. повышенная теплоустойчивость ограждающих конструкций обусловленная высокой степенью теплозащиты обеспечивает требуемую характеристику тепловой инерции, которая играет существенную роль в комфортном проживании в случае аварийного кратковременного отключения тепла и поддержания нормативной для жилых помещений температуры;

  3. завышение толщины теплоизоляции, обеспечивающее значение сопротивления теплопередачи выше нормативного согласуется с мировой тенденцией резкого повышения теплоизоляционных функций ограждающих конструкций за счёт использования высокоэффективных теплоизоляционных материалов с увеличением R0,2 до 11-15м2*°С/Вт. Так при строительстве «пассивных домов» - только толщина основной теплоизоляции составляет 360мм, т.е. в 2,4 раза больше, чем в наших случаях.



Выводы


  1. Применение теплоизоляционного материала композита «Поропласт CF» монолитной укладки в сочетании с доступными к производству стеновыми бетонными блоками решает проблему устройства в малоэтажном строительстве энергетически эффективных стеновых ограждающих конструкций, полностью удовлетворяющих нормативным требованиям СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

  2. Теплоизоляция из композита «Поропласт CF!» толщиной 15см в сочетании с конструкционными материалами стены обеспечивает экономию расхода тепловой энергии на отопление более чем на 16% относительно нормативной величины, установленной для жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных, что соответствует высокому классу энергетической эффективности здания в соответствии с таблицей 3 стр.4 [7].

  3. В малоэтажном строительстве при использовании для устройства стен доступных местных материалов (например, бетонных стеновых блоков) повышение теплозащитных функций ограждающих конструкций обеспечивается в основном утеплителем, так при толщине его слоя 150мм и совокупной толщине стены, приходящейся только на конструкционные материалы 530мм или 300мм, их сопротивление теплопередачи соответственно равно 0,99 и 0,6115 м2*°С/Вт, что в процентном отношении составляет 15,6% и 8,55% от расчётного сопротивления теплопередачи R0,2 (530 мм - 4,94м2*°С/Вт; 300мм – 4,56м2*°С/Вт).

  4. Стоимость утеплителя – композита «Поропласт CF» с его монолитной укладкой в стену на 1м2 ограждающей конструкции при толщине слоя утеплителя 150мм составляет 405руб/м2. Ежегодная прибыль от снижения затрат на отопление 1м2 стенового ограждения составляет 6,93руб/м2*год и 4,62руб/м2*год при общей толщине стены соответственно 680 и 450 мм.

  5. Сочетание высокоэффективного теплоизолятора – композита «Поропласт CF» с доступными стеновыми блоками превосходит нормативные требования к теплозащите ограждающих конструкций и удовлетворяет устойчивый менталитет населения нашей страны к предпочтению капитальности возводимого малоэтажного жилища.

Библиографический список.


  1. Семечков А.С. Проблемы гражданского строительства // Бетон и железобетон. – 1955. №1. – с. 2-6.

  2. Москвитин В.А. Эффективные слоистые каменные наружные конструкции с теплоизоляцией из композита «Поропласт CF» [Текст] / В.А. Москвитин, А.В. Петров, О.А. Гнездилова и др.: ТУ 5741-002-16602333-2006: утв. ООО «Фоампласт», ООО «Иркут-Инвест!» - Иркутск, 2006. – 16с.

  3. Патент на изобретение №2283232 от 10.09.2006, Российская Федерация. Установка для производства вспененного материала [Текст] / В.А. Москвитин и др.

  4. Каталог. Программа 100 лучших товаров России. Продукция производственно технического назначения. Двухмодульная пеногенераторная станция для получения теплоизоляционного карбамидного поропласта монолитной укладки. – М., 2006 – т.3 – с.159.

  5. Гнездилова О.А. Энергосберегающие конструкции наружных стен с литыми композитами [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.23.03 – Иркутск, 2010. – 196 с.

  6. Гагарин В.Г. Теория состояния и переноса влаги в строительных материалах и теплозащитные свойства ограждающих конструкций. [Электронный ресурс] : дис. … докт. техн. наук : 05.23.01, 05.23.03 – М.: НИИСФ, 2000. – 396 с. – Режим доступа: http://www.Rqb.dis.rsl.ru

  7. Тепловая защита зданий [Текст] : СНиП 23-02-2003. – М., : Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. – 43с.




Скачать 137,94 Kb.
оставить комментарий
Дата18.10.2011
Размер137,94 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх