Выбор рационального типа теплоизоляции для энергоэффективного каркасного дома

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ТИПА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ ЭНЕРГОЭФЕКТИВНОГО КАРКАСНОГО ДОМА

SELECT TYPE OF GOOD INSULATION FOR ENERGY EFFICIENCY OF A FRAME HOUSE

Левинский Ю.Б.

УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ

Ушницкий А.А.

ЯГСХА, г. Якутск, РФ

Лавров М.Ф.

СВФУ, г. Якутск, РФ

Рассмотрены строительные материалы, применяемые в малоэтажном деревянном домостроениии и их сравнительные характеристики. Приведены теплотехнические расчеты стеновых конструкций каркасных деревянных домов с различными теплоизолирующими материалами.

The aim of this work is a matter of choice insulating material such as the argument of the integral index of energy efficiency as a wooden house as a whole. Considered building materials used in low-rise wooden building and in their comparative performance. Given thermal engineering calculations wall construction frame wooden houses with a variety of insulating materials.

Целью данной работы является вопрос выбора теплоизолирующего материала как аргумента функции такого интегрального показателя как энергоэффективность деревянного дома в целом.

Основной особенностью климата Якутии является резкая континентальность, проявляющаяся в значительных годовых колебаниях температуры. Годовые амплитудные колебания среднемесячных и абсолютных температур составляют 62С и 102С в г. Якутске, 52С и 95С в Олекминске, 45С и 85С в Алдане. Продолжительность безморозного периода равна 95 дням в г. Якутске, 100 дням в Олекминске и 97 дням в Алдане. Средняя продолжительность устойчивых морозов варьирует: в г. Якутске - 185, Олекминске - 174, Алдане - 177 дней; температура варьирует от минус 64 до +38С в г. Якутске, минус 59 до +36С в Олекминске и от минус 51 до +34С в г. Алдане [1].

Годовые колебания температуры в Центральной Якутии [2], можно выразить в виде:

(1)

где - среднегодовая температура;

- амплитуда годового колебания температуры;

ф - время в сутках (условно 1 сутки равны 1⁰ и все месяцы имеют 30 дней.

Рисунок 1 - Годовые колебания температуры в Центральной Якутии

Из рисунка 1 видно, что минимальные температуры составляют от -40 ⁰C до -50 ⁰C и наблюдается с середины ноября до середины февраля месяцев. Положительная температура наблюдается с апреля по август месяц включительно. Средняя температура самого жаркого месяца t_max= 20⁰C, а самого холодного t_min= -50⁰C, годовой перепад низкой и высокой температур составляет 70⁰C. Еще более значителен перепад низкой и высокой температур года (более 100⁰C).

В соответствии с требованиями согласно СНИП 23-02-2003 приведены в таблице 1 значения требуемого R_reg и допустимого R_min сопротивления теплопередаче наружных стен и совмещенных покрытий для г. Якутска

теплоизолирующий энергоэффективность каркасный дом

Таблица 1 - Значения требуемого R_reg и допустимого R_min сопротивления теплопередаче наружных стен и совмещенных покрытий для г. Якутска

В настоящее время на рынке Якутии в сфере малоэтажного частного домостроения наиболее часто применяемыми являются технологии строительства домов из монолитного (блочного) пено(газо)бетона и массивных или каркасных деревянных конструкций. При этом снижение теплопроводности конструкций достигается за счет применения различных теплоизоляционных материалов. Следуя логике можно было бы утверждать, что снижения теплопотерь к минимуму можно добиться увеличением толщины этих слоев, однако такой подход ведет к увеличению себестоимости постройки. Строители в лучшем случае руководствуются расчетами оптимального сочетания толщины несущих стеновых конструкций и теплоизолирующих материалов, в худшем - применяют имеющие на рынке типоразмеры «на глазок». Поэтому кардинально затраты на обогрев зданий при этом не изменяются и остаются существенной статьей расходов в семейном бюджете. Более того, некоторые материалы зачастую оказываются вредными для человека или в случае сочетания с деревянными конструкциями сводят на нет микроклимат в жилых помещениях.

В последнее время наметилась тенденция изменения стиля жизни и требований, предъявляемых к жилищу. Сейчас людей уже не устраивает только крыша над головой, они требуют соответствующий уровень внутренней отделки, санузла в доме, стеклопакетов, оригинальных архитектурно-планировочных решения и ландшафтный дизайн прилегающей территории, а искушенные - уникальной энергетика, микроклимата и экологичности присущих только домам построенной из древесины и естественных природных материалов.

Анализ рынка показывает, что в общем объеме деревянного домостроения наметилась тенденция увеличения доли каркасных домов с различными вариантами теплоизолирующих материалов. Теплоизоляционные материалы можно разделить на три основные группы:

1) минераловатные материалы;

2) пенополистирол и его подвиды;

3) материалы на основе органических компонентов.

Минераловатные материалы, относительно легко монтируются в конструкции стеновых панелей простой геометрической формы. На этом преимущество данных утеплителей заканчивается. Форма таких утеплителей превращается в серьезный недостаток, когда нужно работать со сложными и неровными поверхностями. Данные материалы содержат ядовитые фенольные соединения. В процессе эксплуатации в минераловатных материалах образуется конденсат, плесень, усадка, и, как следствие, образование мостиков холода в швах утеплителя. Увлажнение минваты на 1% увеличивает теплопроводность на 8%, появление разрывов вследствие усадки на 4% приводит к 25% потере тепла всей стеновой конструкцией. Минераловатные материалы не "дышат", и приводят к образованию «парникового эффекта» в помещении, что полностью нейтрализует достоинства деревянного дома.

Низкая паропроницаемость пенополистирола и его подвидов, также приводит к образованию плесени и грибка, а в результате к разрушению конструкций, ухудшению микроклимата в помещении. Самым большим недостатком пенополистирола является повышенная горючесть и токсичность, что ограничивает его применение согласно действующим строительным и пожарным нормам.

Эковатой же одинаково легко можно изолировать пространство любой степени сложности, лишена вышеуказанных недостатков, "дышит" подобно дереву, великолепно держит тепло даже в переувлажненном состоянии, не смерзается, ведет себя как древесина - выравнивает влажность, обладает отличными звукоизолирующими свойствами.

Рассмотрим основные виды теплоизолирующих материалов и конструкций стен в деревянном исполнении. Результаты теплотехнического расчета в ПО «OVENTROP OZC» рассматриваемых конструкций приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Теплотехнический расчет каркасных стеновых конструкций с различными вариантами теплоизолирующего слоя

Визуализация результатов теплотехнических расчетов стеновых конструкций приведена на рисунке 1.

Рисунок 2 - Распределение температуры по сечению стены в ПО «OVENTROP OZC»

Результаты теплотехнического расчета показывают, что расчетная толщина теплоизолирующего слоя для различных материалов незначительна. Поэтому, произведем анализ качественных характеристик рассматриваемых конструкций.

Таблица 3 - Анализ сильных и слабых сторон стеновых конструкций

Анализ положительных и отрицательных сторон также говорит о сравнительно высоких потребительских, качественных, эксплуатационных характеристиках каркасной стеновой панели с наполнением из эковаты.

Таким образом, современные требования к энергоэффективности здания требуют следующих строительных решений:

* в современном малоэтажном деревянном каркасном домостроении, согласно проведенного анализа и расчетов, в качестве теплоизолирующего материала необходимо использовать эковату;

* расположение здания с учетом местности, солнечного освещения, преобладающих ветров;

* форма здания, должна быть максимально скомпонована с учетом минимизации площади стеновых конструкций к площади здания в целом.

* помещения с большими окнами должны быть расположены на южной стороне, малые окна или их отсутствие - на северной;

* максимальное использование буферных тепловых зон (теплицы, предбанники, солнечные окна и т.д.);

* наружные ограждения (стены, крыша или перекрадтие крыши) хорошо термоизолированы, герметичны, с минимальным количеством термических утечек;

* использование наружных окон и дверей с высокой термической изолированностью и повышенной герметичностью;

* ночная изоляция окон;

* конструкция здания, исключающая мостики холода;

* балконы специальной конструкции, ограничивающей до минимума термические утечки;

* автоматическая рекуперация вентилируемого воздуха;

* система отопления и горячего водоснабжения с высоким КПД;

* возможное использование солнечных коллекторов для нагрева бытовой горячей воды.

Библиографический список

1. Тимофеев П.А., Исаев А.П., Щербаков И.П. Леса среднетаежной подзоны Якутии. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1994. - 140 с.

2. Буслаев Ю.Н. Прочность цельной и клееной древесины при низких температурах: Учебное пособие. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 1992. - 73 с.

3. Бадьин Г. М. Строительство и реконструкция малоэтажного энергоэффективного дома. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 432 с.