Эффективность применения энергосберегающих трехслойных панелей для жилых и общественных объектов каркасно-панельного домостроения

Преимущества энергосберегающих трехслойных панелей для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения по сравнению с конструкциями из кирпича и монолитного железобетона. Расчет толщины теплопроводности.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 18.09.2018
Размер файла 23,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», Россия, г. Новочеркасск

Эффективность применения энергосберегающих трехслойных панелей для жилых и общественных объектов каркасно-панельного домостроения

Смолий В.А. доцент кафедры «Общая химия и технология силикатов», к.т.н.

Косарев А.С. м.н.с. НИИ Электромеханики

Яценко Е.А.заведующая кафедрой «Общая химия и технология силикатов», д.т.н., профессор

Аннотация

трехслойный панель железобетон теплопроводность

Рассмотрены преимущества применения энергосберегающих трехслойных панелей для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения по сравнению с конструкциями из кирпича и монолитного железобетона. Приведены результаты расчета толщины и коэффициент теплопроводности стен из керамического кирпича, монолитного железобетона и энергосберегающей трехслойной панели для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения; расхода тепловой энергии на отопление за отопительный период и эксплуатационные затраты на отопление здания.

Ключевые слова: энергосберегающие трехслойные панели, коэффициент теплопроводности, конструкционно-теплоизоляционный легкий бетон, теплоизоляционные плиты из ячеистого стекла.

Abstract

The advantages of using energy-saving three-layer panels for energy-efficient residential and public facilities of large-panel and frame-panel housing construction in comparison with brick and monolithic reinforced concrete structures are considered. The results of calculation of the thickness and thermal conductivity coefficient of ceramic brick walls, monolithic reinforced concrete and energy-saving three-layer panel for energy-efficient residential and public facilities of large-panel and frame-panel housing construction are presented; heat energy consumption for heating during the heating period and operating costs for heating the building.

Keywords: energy-saving three-layer panels, thermal conductivity coefficient, structural and heat-insulating lightweight concrete, heat-insulating plates made of cellular glass.

В связи с ужесточением предъявляемых требований к строительным теплоизоляционным материалам и развитием технологий быстровозводимых зданий в современном российском крупнопанельном домостроении получили распространение трехслойные стеновые панели для жилых и общественных зданий с эффективным утеплителем, выпускаемые домостроительными комбинатами по ГОСТ 31310-2005. Российские технологии производства трехслойных строительных панелей качественно не отличаются от мировых, где наибольшее распространение получили так называемые сендвич-панели, в которых в роли утеплителя применяются в основном вспененные органические полимеры. Это достаточно недорогой способ возведения ограждающей конструкции, обладающих высокой тепловой эффективностью, сравнительно небольшой толщиной и, соответственно, весом стеновой конструкции. Однако, трехслойные стены, кроме достоинств, обладают и рядом недостатков: высокая трудоемкость и многостадийность их возведения, а также недостаточно изученный и проверенный вопрос поведения и долговечности различных типов теплоизоляционных материалов. Чаще всего в качестве теплоизоляционного слоя используются пенополистирол, пенополиуритан, минераловатные плиты и маты и другие органические горючие материалы, относящиеся к классу горючести Г2-Г4 и имеющие срок эксплуатации не более 25 лет.

Поэтому разработка многослойных пенелей, обладающих всеми преимущества популярных теплоизоляционных материалов и лишенных их недостатков, позволит при комплексном подходе к вопросам технологии, менеджмента и инвестирования со временем вытеснить традиционно используемые и небезопасные горючие теплоизоляционные материалы. Одним из таких направлений исследований является разработка трехслойных стеновых панелей на основе материалов из ячеистого стекла (теплоизоляционные плиты и заполнитель пористый для легких бетонов и теплоизоляционных засыпок), полученных в результате выполнения работ по стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2015-2017 годы № СП-1219.2015.1 «Разработка технологии производства эффективного энергосберегающего ячеистого теплоизоляционного строительного стекломатериала». В трехслойных стеновых панелях с утеплителем (ГОСТ 31310-2005), в качестве среднего теплоизоляционного слоя будут использованы экспериментальные образцы теплоизоляционных плит из ячеистого стекла на основе ЗШО, а в качестве внутреннего и наружного слоев - экспериментальные образцы конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона по ГОСТ 25820-2000 с пористым заполнителем на основе ЗШО. Наружный слой продукта будет предусматривать возможность применения декоративного покрытия.

Для наглядного обоснования эффективности применения разрабатываемых трехслойных панелей произведен расчет ограждающих конструкций зданий согласно данным Ростовской области, в т.ч. по климатическим характеристикам данного региона.

Основной характеристикой ограждающих конструкций, таких как стены, кровля, и покрытия (пол) подвала или первого этажа (в зависимости от наличия подвала в здании) является коэффициент теплопередачи K. Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции складывается из коэффициентов теплопередач слоев материалов, которые составляют саму ограждающую конструкцию. Коэффициент теплопередачи Ki, Вт/м2•К, ограждающей конструкции был рассчитан по формуле (1):

(1)

где Ri - коэффициент сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, м2•К/Вт.

Коэффициент сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции Ri, м2•К/Вт, был рассчитан по формуле (2):

(2)

где Rsi - коэффициент сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции у внутренней поверхности, м2•К/Вт; Rse - коэффициент сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции у внешней поверхности, м2•К/Вт; дi - толщина i-го слоя материала, м; лi - коэффициент теплопроводности i-го слоя материала, Вт/м2•К.

Для корректной оценки применения энергосберегающих трехслойных панелей в гражданском и промышленном строительстве было проведено сравнение различных материалов при одинаковых внешних условиях. В качестве типичного объекта строительства был взят коттедж площадью 240 м2, имеющий два этажа, двухскатную крышу, без подвала. Традиционно применяется вариант строительства стен из кирпичной кладки, в основном из керамического кирпича. Также довольно популярны монолитные железобетонные конструкции. Проведено сравнение всех трех вариантов ограждающих конструкций при одинаковых внешних условиях.

В таблице 1 представлены варианты рассчитываемых ограждающих конструкций здания.

Таблица 1. Варианты ограждающих конструкций (стен) здания

Наименование материала ограждающей конструкции - стены

Толщина, мм

Коэффициент теплопроводности, Вт/м•К

1 Керамический кирпич

370

0,65

2 Монолитный железобетон

370

2,3

3 Конструкция энергосберегающей трехслойной панели для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения (вариант 1):

- внутренний слой (350Ч350Ч100)±5 мм: экспериментальный образец конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона плотностью не более 1000 кг/м3;

- теплоизоляционный слой (350Ч350Ч100)±5 мм: экспериментальный образец теплоизоляционной плиты из ячеистого стекла;

- наружный слой (350Ч350Ч100)±5мм: экспериментальный образец конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона плотностью не более 1000 кг/м3 с декоративной отделкой

300

0,18

4 Конструкция энергосберегающей трехслойной панели для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения (вариант 2):

- внутренний слой (350Ч350Ч125)±5 мм: экспериментальный образец конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона плотностью не более 1000 кг/м3;

- теплоизоляционный слой (350Ч350Ч100)±5 мм: экспериментальный образец теплоизоляционной плиты из ячеистого стекла;

- наружный слой (350Ч350Ч125)±5мм: экспериментальный образец конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона плотностью не более 1000 кг/м3 с декоративной отделкой

350

0,21

5 Конструкция энергосберегающей трехслойной панели для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения (вариант 3):

- внутренний слой (350Ч350Ч150)±5 мм: экспериментальный образец конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона плотностью не более 1000 кг/м3;

- теплоизоляционный слой (350Ч350Ч100)±5мм: экспериментальный образец теплоизоляционной плиты из ячеистого стекла;

- наружный слой (350Ч350Ч150)±5 мм: экспериментальный образец конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона плотностью не более 1000 кг/м3 с декоративной отделкой

400

0,23

Коэффициенты теплопроводности керамического кирпича и монолитного железобетона были выбраны в соответствии с Приложением № 2 СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника». Обоснованием эффективности применения энергосберегающих трехслойных панелей считается достижение более низких значений теплопотерь здания, по сравнению с традиционно применяемыми конструктивными решениями, например, кирпичной кладкой или монолитной бетонной конструкцией. Более низкие значения теплопотерь обуславливают и пониженные эксплуатационные затраты на поддержание необходимого температурного режима в помещении. Оптимальный уровень температуры внутреннего воздуха регламентируется ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» и установлен на уровне плюс 21 ?С. Также дя обоснования и оценки эффективности применения энергосберегающих трехслойных панелейсравнивались эксплуатационные затраты на отопление здания в течение одного отопительного периода при одинаковых условиях, т.е. с использованием одного теплогенератора. В связи с популяризацией технических средств на основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в качестве теплогенераторавыбран геотермальный парокомпрессионный тепловой насос с коэффициентом преобразования «3», т.е. при затраченном 1 кВт•ч, электрической энергии тепловой насос вырабатывает 3 кВт•ч тепловой энергии. В таблице 2 представлено значение расхода тепловой энергии на отопление здания площадью 240 м2 для различных вариантов исполнения ограждающих конструкций.

Таблица 2. Расход тепловой энергии на отопление за отопительный период

Вариант ограждающей конструкции

Расход тепловой энергии на отопление за отопительный период, кВт•ч

Керамический кирпич

77 800

Монолитный железобетон

142 954

Трехслойная панель - вариант № 1

38 937

Трехслойная панель - вариант № 2

44 236

Трехслойная панель - вариант № 3

43 392

Для определения эксплуатационных затрат потребителя дома и обоснования эффективности применения тех или иных материалов ограждающих конструкций, необходимо представить данные в пересчете на рубли. Согласно Постановлению Региональной службы по тарифам Ростовской области от 25.12.2014 г. Ростов-на-Дону № 85/32 «Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненным к нему категориям потребителей по Ростовской области» на 01 апреля 2018 года одноставочный тариф на электрическую энергию для населения составляет 3,5 рубля за 1 кВт•ч.

Для наглядной демонстрации объема эксплуатационных затрат дома и обоснования эффективности применения тех или иных материалов ограждающих конструкций, данные таблицы 2 были представлены в пересчете на рубли - таблица 3. Полученные значения эксплуатационных затрат на отопление здания площадью 240 м2 для различных вариантов исполнения ограждающих конструкций сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Эксплуатационные затраты на отопление здания

Вариант ограждающей конструкции

Эксплуатационные затраты на отопление здания за отопительный период, руб.

Керамический кирпич

90 766,70

Монолитный железобетон

166 799,70

Трехслойная панель - вариант № 1

45 426,50

Трехслойная панель - вариант № 2

51 608,67

Трехслойная панель - вариант № 3

50 604,00

Анализируя проведенный расчет, можно сделать вывод об эффективности применения энергосберегающих трехслойных панелей для жилых и общественных объектов каркасно-панельного домостроения, поскольку потребитель типового двухэтажного коттеджа площадью 240 м2, используя данные конструкции, тратит на отопление здания в отопительный период от 55 426,5 руб. до 51 608,7 руб. в зависимости от варианта исполнения панелей, что существенно ниже эксплуатационных затрат при использовании керамического кирпича либо монолитного железобетона, при 90 766,7 руб. и 166 799,7 руб. соответственно.

Так, по сравнению с вариантом ограждающих конструкций из керамического кирпича, экономия при использовании энергосберегающих трехслойных панелей для жилых и общественных объектов каркасно-панельного домостроения составляет 49,95; 43,14 и 44,24%, соответсвенно, сравнивая с вариантами № 1, № 2, № 3. По сравнению с вариантом ограждающих конструкций из монолитного железобетона экономия при использовании энергосберегающих трехслойных панелей для жилых и общественных объектов каркасно-панельного домостроения составляет 72,77; 69,06 и 69,66 %, сравнивая соответственно с вариантами № 1, № 2, № 3.

В денежном выражении экономия затрат на отопление здания за отопительный период от применения энергосберегающих трехслойных панелей для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения вариантов № 1, № 2, № 3 соответственно составляет:

- по сравнению с конструкцией из керамического кирпича - 45 340,2 руб.; 39 158,0 руб.; 40 162,7 руб.

- по сравнению с конструкцией из монолитного железобетона - 121 373,2 руб.; 115 191,0 руб.; 116 195,7 руб.

Таким образом, эффективность применения энергосберегающих трехслойных панелей для жилых и общественных объектов каркасно-панельного домостроения гораздо выше по сравнению с конструкциями из кирпича и монолитного железобетона. Разработка технологии энергосберегающих трехслойных панелей для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения является перспективной и актуальной задачей дальнейших научных следований.

Данная научно-исследовательская работа выполнена в ЮРГПУ(НПИ) в рамках стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2018-2020 годы, № СП-1296.2018.1 (Смолий В.А.), тема: «Разработка технологии производства энергосберегающих трехслойных панелей для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения».

Список литературы

1. Казьмина О.В., Верещагин В.И., Абияка А.Н. Пеностеклокристаллические материалы на основе природного и техногенного сырья. - Томск : Изд-во Томского политехнического ун-та, 2014. - 245 с.

2. Косарев А.С., Смолий В.А., Яценко Е.А., Гольцман Б.М. Технологические особенности получения ячеистого стекла, применяемого в качестве теплоизоляционного слоя в силикатном многослойном композиционном теплоизоляционно-декоративном материале // Техника и технология силикатов. - 2016. - № 4. - С. 2-7.

3. Минько Н.И., Пучка О.В., Степанова М.Н., Вайсера С.С. Теплоизоляционные стекломатериалы. Пеностекло. 2-е издание, исправленное. Белгород : БГТУ им. В. Г. Шухова, 2016. - 261 с.

4. Смолий В.А., Яценко Е.А., Косарев А.С., Гольцман Б.М. Силикатный многослойный композиционный теплоизоляционно-декоративный материал // Научное обозрение. - 2017. - № 22. - С. 16-23.

5. Яценко Е.А., Зубехин А.П., Смолий В.А. и др. Ресурсосберегающая технология теплоизоляционно-декоративного стеклокомпозиционного материала на основе золошлаковых отходов // Стекло и керамика. - 2015. - № 6. - С. 34- 38.

Сведения об авторах

Смолий Виктория Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Общая химия и технология силикатов», e-mail: vikk-toria@yandex.ru, тел.:+79185912486

Косарев Андрей Сергеевич, младший научный сотрудник НИИ Электромеханики, e-mail: zmeelov-86@mail.ru

Яценко Елена Альфредовна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Общая химия и технология силикатов», e-mail: e_yatsenko@mail.ru

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Технико-экономическая оценка возведения одноэтажного каркасно-панельного здания из сборного железобетона методом монтажа. Организационный расчет производительности строительно-монтажных работ, выбор крана для монтажа, плит покрытия и стеновых панелей.

    курсовая работа [380,3 K], добавлен 26.01.2011

  • Обоснование объемно-планировочного решения и разработка технологической схемы возведения многоэтажного каркасно-панельного здания из сборного железобетона. Выбор варианта производства работ, расчет технических параметров монтажа строительных конструкций.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.04.2019

  • Проект цеха для производства трехслойных панелей наружных стен. Технологическая схема производства стеновых панелей поточно-конвейерным способом. Виды сырья, используемое для изготовления железобетонных изделий. Входной контроль качества цемента.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.10.2012

  • Проектирование трехэтажного каркасно-панельного административного здания. Архитектурная часть проекта с описанием участка генерального плана, конструктивных параметров здания с наружной и внутренней отделкой. Расчеты многопустотной железобетонной плиты.

    курсовая работа [160,7 K], добавлен 28.12.2012

  • Проектирование технологии производства наружных стеновых панелей. Выбор вида бетона, технологических параметров и способов изготовления и уплотнения бетонной смеси. Основные положения технологии цехов. Расчёт потребности в энергетических ресурсах.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 13.01.2016

  • Разработка проектной модели реконструкции и устойчивого развития квартала с помощью применения панельных технологий домостроения и организации жилой среды внутри квартала. Масштабы индустриального панельного домостроения. Градостроительное решение.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 10.07.2017

  • Проектирование завода крупнопанельного домостроения. Номенклатура выпускаемой продукции. Сырьевые материалы для производства железобетонных изделий. Расчет материально-производственного потока, технологических линий. Технология изготовления изделий.

    курсовая работа [1001,6 K], добавлен 18.07.2011

  • Проектирование современных объектов жилищного или гражданского назначения. Разнообразие фасадных конструкций панельных зданий и их защита от прогрессирующего обрушения. Строительство многоэтажного жилого дома. Разработка серии типовых блок-секций.

    контрольная работа [130,1 K], добавлен 02.02.2016

  • Проектирование многоэтажного общественного здания с несущим остовом крупнопанельного, каркасно-панельного или каркасного типа. Конструктивные решения покрытий прямоугольных залов вытянутой формы. Висячие конструкции покрытий типа "велосипедное колесо".

    лекция [9,9 M], добавлен 20.11.2013

  • Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Выбор и характеристики исходных материалов. Панели внутренних стен из конструкционно легкого бетона. Технологический процесс производства панелей внутренних стен.

    курсовая работа [936,9 K], добавлен 09.04.2012

  • Процес технологического процесса промышленного строительства. Конструктивное решение здания: фундамент, стены, балки и плиты покрытия, окна, кровля, двери, ворота, полы. Основные оборудования бытовых помещений. Теплотехнические характеристики материалов.

    курсовая работа [742,0 K], добавлен 23.07.2011

  • Характеристика трехслойных сэндвич-панелей. Организация и технология выполнения работ. Потребность в средствах механизации, инструменте, инвентаре и приспособлениях. Техника безопасности и охрана труда. Календарный план-график производства работ.

    практическая работа [2,4 M], добавлен 17.09.2012

  • Конструктивное решение 9-ти этажного панельного жилого дома. Основные материалы, используемые в промышленном строительстве. Панели для внешних стен. Конструктивные элементы жилых домов. Способы кладки кирпича. Номенклатура завода железобетонных изделий.

    отчет по практике [3,6 M], добавлен 22.06.2015

  • Проект каркасно-панельного здания детского ясли-сада на 190 в г. Оренбурге. Характеристика района строительства. Генеральный план участка, озеленение. Объемно-планировочное, архитектурно-художественное и конструктивное решение; теплотехнический расчет.

    курсовая работа [162,2 K], добавлен 14.12.2013

  • Понятие и виды загородных домов для временного проживания. Проектирование дачных домов и коттеджей. Нормативное регулирование строительства. Зарубежный опыт, канадская технология строительства. Преимущества каркасно-панельного дома. Выбор материалов.

    курсовая работа [58,0 K], добавлен 01.07.2013

  • Монтаж каркасно–панельного здания. Технико-экономические исследования вариантов механизации монтажных работ. Выбор методов и схем монтажа зданий. Деление на участки, захватки, ярусы. Разработка калькуляции трудовых затрат. Расчет требуемого числа машин.

    курсовая работа [786,8 K], добавлен 27.05.2012

  • Мировой опыт строительства сооружений из монолитного железобетона. Сущность и технология монолитного домостроения. Основные проблемы, вызывающие дефекты при монолитном домостроении. Бетонирование вертикальных конструкций в пределах одной захватки.

    реферат [28,0 K], добавлен 27.11.2012

  • Теплопотери за счет инфильтрации и передачи через ограждения. Трубная разводка системы отопления. Меры по энергосбережению в жилых зданиях. Альтернативные источники тепло и электроэнергии. Технико-экономическая оценка энергосберегающих мероприятий.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.03.2011

  • Выполнение подготовки поверхностей под оштукатуривание. Улучшение сцепляемости материала со строительным основанием. Анализ устройства каркасно-обшивных конструкций и сборных оснований пола. Разработка сложных архитектурных элементов из кирпича и камня.

    отчет по практике [2,5 M], добавлен 03.04.2021

  • Архитектурные особенности возведения жилых построек из дерева. Разновидности ручных срубов. Ассоциативные характеристики бревенчатых домов. Профилированный брус, его отличие его от простого строганного материала. Породы деревьев для деревянных домов.

    презентация [3,2 M], добавлен 10.10.2019

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.