CC BY
9Лобикова О.М.
старший преподаватель, Белорусско-Российский университет, г. Могилев
olg.lobikova@yandex.ru
Матвеенко В.А.
студент, Белорусско-Российский университет, г. Могилев
ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДХОДОВ К ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОМУ ОБОСНОВАНИЮ ВЫБОРА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Ключевые слова: энергоэффективность, энергомоделирование, строительство, теплопотери. Keywords: energy efficiency, energy modeling, construction, heat loss.
Повышение энергоэффективности зданий является одной из основополагающих задач развития современного строительного комплекса. Решение ее возможно только при комплексном подходе к снижению теплопотерь через ограждающие конструкции: крышу, окна, стены, фундамент, а также потерь через вентиляцию.
Целью данной работы является разработка методологии комплексного подхода выбора варианта ограждающих конструкций.
Разработанная методология предполагает последовательное выполнение следующих этапов:
1. Выбор возможных вариантов, оценка применимости их в данных условиях проектирования.
2. Определение значимых критериев оценки.
3. Ранжирование в соответствии с принятыми критериями.
4. Комплексная автоматизированная оценка.
5. Выбор оптимального варианта.
В качестве примера применения данной методологии рассмотрим выбор ограждающих конструкций стен для малоэтажного жилого дома. Исходные данные для проектирования заданы климатическими параметрами для Республики Беларусь (табл. 1).
Таблица 1
Основные климатические параметры
Наименование Значение Единица измерения
Температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92 -25 °С
Продолжительность отопительного периода 204 суток
Средняя температура воздуха отопительного периода -1,9 °С
Относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца 84 %
Условия эксплуатации помещения Б -
Количество градусо-суток отопительного периода 4467,6 °С сут
Для данного проекта предложены шесть вариантов конструктивных решений стен, которые удовлетворяют санитарно-гигиеническим нормам и нормам по тепловой защите.
Вариант 1: Полнотелый силикатный кирпич с утеплителем из минеральной ваты. Характеристики варианта проектирования 1 представлены в табл. 2.
Таблица 2
Конструкция стены, вариант 1
№ Толщина слоя, мм Материал (слои конструкции - изнутри наружу)
1 20 Цементно-песчаный раствор
2 380 Кладка полнотелого силикатного кирпича 1800 кг/м3 на ЦПР
3 150 Минеральная (каменная) вата 25-45 кг/м3
4 120 Кладка на растворе с пористыми наполнителями камня керамического пустотелого (250x120x138 мм), у = 1200 кг/м3
Вариант 2: Газобетонные блоки на теплоизоляционном растворе с утеплителем из стекловаты. Характеристики варианта проектирования 2 представлены в табл. 3.
Конструкция стены, вариант 2
№ Толщина слоя, мм Материал
1 400 Кладка на теплоизоляционном растворе блоков из газо- и пенобетона, газо- и пеносиликата, уо = 600 кг/м3
2 80 Стекловата Маты М-25
Сопротивление теплоотдаче
3 20 Вентилируемая воздушная прослойка
4 120 Кладка на ЦПР кирпича керамического пустотелого 1200 кг/м3
Вариант 3: Брус клееный из шпона с утеплителем из пенополистирола. Характеристики варианта проектирования 3 представлены в табл. 4.
Таблица 4
Конструкция стены, вариант 3
№ Толщина слоя, мм Материал
1 10 Цементно-песчаный раствор
2 60 Пенополистирол ПСБ-15 (ПСБ-С-15)
3 9 Ориентированно-стружечная плита (OSB-2, OSB-3)
4 150 Минеральная (каменная) вата 25-45 кг/м3
5 50 Брус, клееный из шпона. Laminated veneer lumber (LVL)
6 9 Ориентированно-стружечная плита (OSB-2, OSB-3)
7 0.1 Пароизоляционная мембрана
8 12.5 Картон облицовочный
Вариант 4: Кирпич керамический полнотелый с утеплителем из пенополистирола (рис. 4). Характеристики варианта проектирования 4 представлены в табл. 5.
Таблица 5
Конструкция стены, вариант 4
№ Толщина слоя, мм Материал
1 20 Гипсовая штукатурка
2 250 Кладка на растворе с пористыми наполнителями кирпича керамического полнотелого, уо = 2000 кг/м3
3 200 Пенополистирол ПСБ-25 (ПСБ-С-25)
4 0.1 Влаго-ветрозащитная мембрана
5 40 Вентилируемая воздушная прослойка
6 40 Мрамор
Вариант 5: Монолитная стена с утеплителем из пеностекольного щебня. Характеристики варианта проектирования 5 представлены в табл. 6.
Таблица 6
Конструкция стены, вариант 5
№ Толщина слоя, мм Материал
1 70 Плотный силикатный бетон
2 300 Щебень пеностекольный 135 кг/м3
3 50 Плотный силикатный бетон
4 20 Гранит, гнейс и базальт
Вариант 6: Конструкция стены из соломенных блоков. Характеристики варианта проектирования 6 представлены в табл. 7.
Таблица 7
Конструкция стены, вариант 6
№ Толщина, мм Материал
1 500 Соломенная панель
2 25x50 Обрешетка
3 40 Штукатурный слой (черновой)
4 1 Льняная мешковина
5 20 Штукатурный слой (чистовой)
Результаты теплотехнического расчета представлены в табл. 8 и на рис. 1.
Результаты теплотехнического расчета по вариантам проектирования
Наименование показателя Значения показателей по вариантам конструктивных решений
1 2 3 4 5 6
Термическое сопротивление, (м2 °С) / Вт 4.16 3.34 5.31 5.00 3.86 6,40
Сопротивление теплопередаче Я, (м2 °С) / Вт 4.32 3.55 5.47 5.21 4.02 6,36
Санитарно-гигиенические требования Яс, (м2 °С) / Вт 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26 1,26
Нормируемое значение поэлементных требований Яэ, (м2 °С) / Вт 1.87 1.87 1.87 1.87 1.87 1,87
Базовое значение поэлементных требований Ят, (м2 °С) / Вт 2.96 2.96 2.96 2.96 2.96 2,96
Санитарно-гигиенические требования, Я > Яс Я > Яс Я > Яс Я > Яс Я > Яс Я > Яс
Поэлементные требования. Я > Ят Я > Ят Я > Ят Я > Ят Я > Ят Я > Ят
После проведения теплотехнического расчета, был проведен анализ сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Все рассматриваемые варианты ограждающих конструкций удовлетворяют нормам по тепловой защите (рис. 1).
Рисунок 1.
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций по вариантам проектирования
С помощью программы «Помощник инженера-сметчика» выполнен расчет сметной стоимости и определена трудоемкость возведения каждого варианта.
Затраты на возведение, тыс. белорусских руб.
769,733 749 771
800 — 749,771
700
600
500 ''' 3
400 300 200 100 0
Стена 1 Стена 2 Стена 3 Стена 4 Стена 5 Стена 6
Рисунок 2.
Затраты на возведение по вариантам проектирования
Трудоемкость возведения, чел.-час. ^_6171,61 5879,64
4327,34
3133,42
1 2359,86
11II II
Стена 1 Стена 2 Стена 3 Стена 4 Стена 5 Стена 6
Рисунок 3.
Трудоемкость возведения по вариантам проектирования
Итогом работы является комплексная оценка вариантов. Заказчиком были выдвинуты следующие критерии оценки: теплоизоляционные характеристики (сопротивление теплопередаче), стоимость возведения, трудоемкость возведения, экологичность проекта, безопасность, звукоизоляция, уникальность дизайна. Проведенная комплексная оценка вариантов конструкций стен выявила вариант, в наибольшей степени соответствующий данным критериям отбора - конструкция стен из соломенных блоков (вариант 6). В данном варианте низкие затраты на материалы и работы. Сопротивление теплоизоляции в данном варианте проектирования превышает Ят в 2.15 раза, что позволит в процессе эксплуатации существенно снизить расходы на отопление. Данный вариант конструктивного решения ограждающих конструкций также дает возможность достичь повышенной звукоизоляции, является экологичным и безопасным. Заметим, что результаты во многом зависят от ранжирования требований заказчика.
Представленная методология комплексного подхода выбора конструктивного решения стен позволяет в автоматизированном режиме выбрать вариант по заданным параметрам с учетом индивидуальных требований заказчика, рассмотреть большее количество вариантов, сократить затраты на проектирование.
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
