CC BY
3УДК 69
Данилова Н.И.
магистрант строительного факультета, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
СРАВНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ВЕНТИЛИРУЕМОГО ФАСАДА ЗДАНИЯ С ЦЕЛЬЮ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОГО РЕШЕНИЯ
Аннотация: выбор конструкции фасада является важной частью архитектурных решений здания. От этого выбора зависит не только облик здания, но и его конечная стоимость и комфорт для проживания.
Целью данной статьи является сравнение утеплителей наружных стен и определение наиболее эффективного теплоизоляционного материала. Главными задачами является рассмотрение материалов для утепления фасадов, выявление их преимуществ и недостатков. Объектом исследования данной статьи являются энергоэффективные утеплители. В статье рассмотрены несколько видов утеплителей: каменная вата, экструзионный пенополистирол и пенополиизоцианурат, представлены их характеристики, а также выявлены достоинства и недостатки каждого материала и проведено их сравнение. Представлен теплотехнический расчет наружной стены с утеплением из различных материалов. В результате работы был обоснован выбор наиболее оптимального варианта утепления вентилируемого фасада.
Ключевые слова: энергоэффективность, вентилируемый фасад, утеплитель, теплоизоляция, анализ.
Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий осуществляется применением в конструкциях наружных стен эффективных утеплителей. Существует большое разнообразие теплоизоляционных материалов, но наиболее популярны три из них — каменная вата, экструзионный пенополистирол (XPS), и PIR-плиты на
основе полиизоцианурата. Они отличаются низкой теплопроводностью и соответствуют требованиям для использования в системах наружного утепления фасада.
Рассмотрим каждый материал и его характеристики по отдельности.
Каменная вата
Каменная вата — это минеральный волокнистый теплоизоляционный материал. В ней содержится значительное количество воздуха, который обладает низкой способностью проводить тепло, что делает этот материал эффективным для сохранения тепла. Основные характеристики каменной ваты включают:
• группа горючести НГ;
• долговечность;
• высокая паропроницаемость;
• удобство монтажа;
• высокая биостойкость.
Экструзионный пенополистирол (ХР$)
Утеплитель представляет собой полимерную теплоизоляцию с равномерно распределёнными замкнутыми ячейками. Такая структура обеспечивает материалу низкий коэффициент теплопроводности и отсутствие усадки. Основные характеристики экструзионного пенополистирола:
• долговечность;
• минимальное водопоглощение;
• вандалоустойчивость за счет высоких прочностных характеристик;
• биостойкость;
• лёгкость и простота монтажа.
Плиты PIR
Изделия, созданные из пенополиизоцианурата, представляют собой структуры с закрытыми ячейками, внутри которых находится инертный газ. Это сочетание обеспечивает низкую теплопроводность и высокую прочность на сжатие.
У РЖ имеются и другие достоинства:
• минимальное водопоглощение;
• устойчивость к огню;
• биостойкость;
• долговечность;
• безопасность для здоровья.
К недостаткам экструдировнного пенополистирола и пенополиизоцианурата относятся низкая паропроницаемость
Проведем теплотехнический расчет ограждающей конструкции стены жилого здания с различными видами утеплителя.
Описание конструкции, выбранной для расчета. Состав наружной стены представлен в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1. Состав наружной стены.
№ Материал слоя Толщина, мм Теплопроводность, Вт/(м* °C)
1 Композитные панели - -
2 Каменная вата (КВ) -ТЕХНОВЕНТ СТАНДАРТ 170 0,038
Экструзионный пенополистирол (XPS) -ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON PROF 150 0,032
Пенополиизоцианурат (PIR) -LOGICPIR PROF Ф/Ф 110 0,023
3 Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе (1800 г/м3) 380 0,81
1 2 3
Рис.1. Конструкция наружной стены. Расчет значения нормируемого сопротивления теплопередаче. Расчетные данные представлены в таблице 2.
Таблица 2. Значения нормируемого сопротивления теплопередаче.
№ Параметр Значение Ед. изм.
1 Местоположение Чебоксары
2 Условия эксплуатации ограждающих конструкций Б
3 Продолжительность отопительного периода (СП 131.13330.2020) 211 сут.
4 Средняя температура отопительного периода (СП 131.13330.2020) -4,6 °С
5 Температура внутри помещения 21 °С
6 Влажность 55 %
7 Вид здания Жилые, гостиницы и общежития
8 Тип конструкции стена
Согласно таблице 1 СП 50.13330.2012 при температуре внутреннего воздуха здания 21°С и относительной влажности воздуха 55% влажностный режим помещения устанавливается как нормальный. Градусо-сутки отопительного периода: ГСОП=(21-(-4,6))*211=5402 °С*сут/год
Базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче, исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче: Яотр=0,00035*5402+1,4=3,29 м2*°С/Вт
1. Расчет удельных потерь теплоты. Условное сопротивление теплопередаче: (КВ)Яоусл=1/8,7+0,17/0,038+0,38/0,81+1/12=5,14 м2*°С/Вт (ХР8)Яоусл=1/8,7+0,15/0,032+0,38/0,81+1/12=5,35 м2*°С/Вт (Р1К)Яоусл=1/8,7+0,11/0,023+0,38/0,81+1/12=5,45м2*°С/Вт
2. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции
Коэффициент теплотехнической неоднородности ограждающей конструкции принимаем равным 0,65.
Приведенное сопротивление теплопередаче каменной ваты: (КВ)Яопр=5,14*0,65=3,34 м2*°С/Вт Яопр=3,34 м2*°С/Вт > Яоусл=3,29 м2*°С/Вт Толщину утеплителя из каменной ваты принимаем 170 мм. Приведенное сопротивление теплопередаче экструзионного пенополистирола:
(ХР8)Яопр=5,35*0,65=3,48 м2*°С/Вт Яопр=3,48 м2*°С/Вт > Яоусл=3,29 м2*°С/Вт
Толщину утеплителя из экструзионного пенополистирола принимаем 150
мм.
Приведенное сопротивление теплопередаче пенополиизоцианурата: (Р1К)Яопр=5,45*0,65=3,54 м2*°С/Вт Яопр=3,54 м2*°С/Вт > Яоусл=3,29 м2*°С/Вт
Толщину утеплителя из пенополиизоцианурата принимаем 110 мм.
Сравнение цен за 1 м2 материала (цены взяты с сайта ТЕХНОНИКОЛЬ):
Каменная вата ТЕХНОВЕНТ СТАНДАРТ - 454 руб./м2
Экструзионный пенополистирол ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON PROF - 444
руб./м2
Пенополиизоцианурат LOGICPIR PROF Ф/Ф - 990 руб./м2
Сравнение групп горючести:
Каменная вата ТЕХНОВЕНТ СТАНДАРТ - НГ (негорючие).
Экструзионный пенополистирол ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON PROF -Г4/Г3 (сильногорючие/нормальногорючие).
Пенополиизоцианурат LOGICPIR PROF Ф/Ф - Г1 (слабогорючие).
Согласно результатам теплотехнического расчета, мы получаем определенные значения для показателей, таких как толщина материалов и их сопротивление теплопередаче. Самое минимальное значение для этих параметров обнаружено у пенополиизоцианурата. Однако, каменная вата обладает важным свойством - она не горит. Требования к пожарной безопасности сооружений с вентилируемым фасадом являются строгими, поскольку огонь мгновенно распространяется в воздушной среде. Кроме того, при устройстве конструкции с вентилируемым зазором материал должен как можно плотнее примыкать к несущей стене, обходя возможные неровности поверхности без образования щелей между утеплителем и стеной. Реализовать эту задачу позволяют такие механические характеристики как упругость, сжимаемость и гибкость теплоизоляционного материала. По этим показателям утеплители из каменной ваты обладают преимуществом перед более жесткими плитами.
В результате работы проведен анализ теплоизоляционных материалов для конструкции вентилируемых фасадов. В ходе сравнения материалов для утепления вентилируемых фасадов было выявлено, что следует отдавать
предпочтение каменной вате, так как она является наиболее оптимальным вариантом по ряду показателей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Свод Правил СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий»
2. Свод Правил СП 345.1325800.2017 «Здания жилые и общественные. Правила проектирования тепловой защиты»
3. Свод Правил СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей»
4. Свод Правил СП 131.1325800.2020 «Строительная климатология»
5. ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата»
6. Федеральный Закон Российской Федерации ФЗ №261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности»
7. СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»
8. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»
Danilova N.I.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
COMPARISON OF MATERIALS FOR INSULATION OF A VENTILATED BUILDING FACADE TO DETERMINE THE MOST EFFECTIVE SOLUTION
Abstract: the choice of façade design is an important part of the architectural design of a building. Not only the appearance of the building, but also its final cost and comfortfor living depends on this choice. The purpose of this article is to compare external wall insulation and determine the most effective thermal insulation material. The main tasks are to consider materials for insulating facades, identifying their advantages and disadvantages. The object of study of this article is energy-efficient insulation materials. The article discusses several types of insulation: stone wool, extruded polystyrene foam and polyisocyanurate foam, presents their characteristics, and also identifies the advantages and disadvantages of each material and compares them. Thermal engineering calculation of an external wall with insulation from various materials is presented. As a result of the work, the choice of the most optimal option for insulating a ventilated facade was justified.
Keywords: energy efficiency, ventilatedfacade, insulation, thermal insulation, analysis.
