Однослойные и многослойные ограждающие конструкции здания | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №47 (233) ноябрь 2018 г.

Дата публикации: 26.11.2018

Статья просмотрена: 398 раз

Библиографическое описание:

Бобрышев В. В. Однослойные и многослойные ограждающие конструкции здания // Молодой ученый. — 2018. — №47. — С. 34-37. — URL https://moluch.ru/archive/233/54196/ (дата обращения: 13.12.2019).



Одним из традиционных путей уменьшения потребления тепловой энергии является снижение теплопотерь здания. Необходимо знать структуру энергетического баланса рассматриваемого объекта и связанные с ней возможности энергосбережения по различным составляющим баланса. На рис. 1 представлен усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах, составленный по различным экспертным оценкам [1].

Рис. 1. Усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах: 1 — путем инфильтрации; 2 — через наружные стены; 3 — через оконные и дверные проемы; 4 — через перекрытия (1-го этажа и чердачное)

Следует сказать, что баланс потерь теплоты зависит от многих факторов, например, года постройки здания и его назначения, этажности, типа ограждающих конструкций, ориентации по сторонам света, региона и т. д. Как видно из рисунка 1 наибольшие потери здания связаны с инфильтрацией и воздухообменом в помещении. Снизить эти потери можно за счет современных оконных блоков, дверных проемов и правильной организации воздухообмена в помещении. В этом направлении уже много сделано и в настоящее время идет широкое внедрение технологий в данной области. На втором месте в усредненном балансе потерь зданий находятся потери через наружные стены зданий. В настоящее время разработано много технологий по снижению потерь теплоты через ограждающие конструкции, связанных с утеплением. Рассмотрим такие технологии более подробно. Утепление стен можно производить как снаружи здания, так и изнутри.

В соответствии с нормативными документами можно производить теплоизоляцию зданий с применением эффективных материалов, располагаемых с наружной или внутренней стороны, а также в качестве промежуточного слоя.

Каждый метод утепления имеет минусы и плюсы. Однако, если при наружном утеплении отрицательные факторы имеют объективный характер даже при квалифицированном исполнении, то при внутреннем утеплении материалом, позволяющим одновременно решать задачи теплоизоляции, адгезии, паропроницаемости, однородности, в основном решающую роль имеют субъективные факторы. Понятно, что влияние субъективных факторов на качество можно свести к минимуму, а влияние объективных факторов (диапазон температур, линейное расширение материалов, отсутствие инструментального контроля) зачастую от нас не зависит.

Однослойные конструкции

Известно, что основным недостатком однослойных ограждающих конструкций является необходимость совмещения в одном конструктивном слое теплоизолирующих и прочностных качеств. Это условие не позволяет в широких пределах варьировать плотность материала ограждения с целью получения достаточно высокого значения сопротивления теплопередаче конструкции. С другой стороны, для каждого материала существует обусловленный технологическими возможностями изготовления нижний предел достижения плотности.

http://perekos.net/default/fast_download/page_images.image_big.b132f2dcc1080f28.352e6a7067.jpg

Рис 2. Схема процесса теплопередачи через однородное ограждение и распределение температуры при установившемся потоке тепла

На рис. 2 схематически отображены процессы теплопередачи через поперечное сечение однородной ограждающей конструкции толщиной δ и распределение температур при постоянном потоке тепла, знаками плюс и минус отмечены внутренняя и наружная среды, а по вертикали отложены произвольные показатели температуры сред. Видно, что распределение температуры в толще однородного ограждения является линейным. Такая зависимость следует из представления о равенстве тепловых потоков, проходящих через любое сечение в толще ограждения.

Следует отметить, что однослойные наружные ограждения целесообразно использовать при проектировании в тех случаях, когда это не приводит к значительному увеличению их материалоемкости (районы строительства с относительно небольшими значениями ГСОП, производственные здания с сухим и нормальным режимом эксплуатации и т. д.). Однако современные, более высокие требования к уровню теплозащиты зданий значительно ограничивают область применения однослойных ограждений и побуждают проектировщиков к использованию в проектах более эффективные многослойные ограждающие конструкции.

В последние годы широко применяются новые типовые решения облегченных кирпичных стен с использованием эффективных и местных теплоизоляционных материалов, однако, кирпич остается энергоемким при изготовлении и малоэффективным стеновым материалом.

Соответственно, снижение потерь тепла путем применения современных и эффективных теплоизоляционных покрытий ограждающих конструкций в зданиях является актуальной проблемой на сегодняшний день.

Многослойные конструкции

В настоящее время во всем цивилизованном мире используются эффективные многослойные конструкции наружных ограждений.

Тепловая эффективность многослойной (минимум трехслойной) конструкции определяется, прежде всего, правильным подбором вида, размера и расположения теплопроводных связей, а не увеличением толщины утеплителя, поскольку при разработке гибких связей стеновых конструкций необходимо стремиться к уменьшению диаметра металлических связей. Это требуется не только для экономии металла, но, в основном, и для снижения бесполезных теплопотерь, обусловленных наличием таких связей.

В процессе проработки конструктивного решения многослойного ограждения необходимо учитывать, что последовательность расположения конструктивных слоев разной плотности влияет на влажностный режим, тепловую инерцию, характер затухания амплитуды колебания температуры в толще конструкции и на ее теплоаккумулирующие свойства. Последние учитываются при выборе ограждающих конструкций здания, которые могут использовать энергию окружающей природной среды [2].

Значительного уменьшения теплопотерь в здании можно достичь, используя в проектах такие конструктивные решения наружных ограждений, которые бы обеспечивали высокий уровень герметичности конструкций и их стыковых соединений, особенно в районах с сильными зимними ветрами, а также допустимое влажностное состояние материала [3].

Трехслойные железобетонные панели с плитным утеплителем (пенополистирол, жесткие минераловатные плиты) и гибкими связями являются универсальным экономически эффективным конструктивным решением наружных стен многоэтажных полносборных и сборно-монолитных жилых домов, возводимых во всех климатических районах России, обеспечивающим выполнение повышенных требований к тепловой защите зданий.

В конструкциях с повышенной теплозащитой, «сэндвичах» наружные слои (оболочки) изготовляются из прочного и теплопроводного материала, способного нести нагрузку, а средний слой — из эффективной теплоизоляции. В качестве наружных слоев может использоваться древесностружечная плита для одноэтажных домов, бетон для многоэтажных домов и промышленных зданий и металл для промышленных зданий. Такие ограждающие конструкции отличаются неоднородностью материалов в сечении, сложной геометрией и стыками. По конструктивным причинам для образования связей между оболочками часто необходимо, чтобы более прочные материалы проходили через теплоизоляцию или заходили в неё, нарушая тем самым однородность теплоизоляции. В этом случае образуются так называемые мостики холода. Типичными примерами таких мостиков холода могут служить обрамляющие ребра в трехслойных железобетонных панелях с эффективным утеплителем для жилых зданий, угловое крепление деревянным брусом трехслойных панелей с обшивками из древесностружечной плиты и утеплителями из минеральной ваты, стыковое соединение металлопластмассовых панелей промышленных зданий.

Влияние мостиков холода на потери тепла через ограждения может быть значительным. Многочисленными расчетами и экспериментальными работами показано, что потери тепла от мостиков холода могут доходить до 60 % [4, 5], причем это влияние более заметно в хорошо изолированных конструкциях вследствие увеличения относительной доли теплопотерь через мостики холода, так как в этом случае по мостикам холода проходит тот же поток тепла, что и при слабой изоляции.

Чтобы избежать отрицательного влияния мостиков холода, разрабатываются конструкции, в которых их влияние было бы сведено к минимуму. Примером таких ограждений являются конструкции на гибких связях, когда наружная оболочка из железобетона крепится к внутренней с помощью тонких металлических прутков, пронзая эффективную теплоизоляцию. Несмотря на то, что гибкие связи играют роль местных мостиков холода, относительное их влияние на потери тепла невелико [6, 7, 8].

Литература:

  1. «Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса» от 30.12.2004 № 210-ФЗ (в ред. от 30.12.2012).
  2. Энергоактивные здания / Под ред. Э. В. Сарнацкого, Н. П. Селиванова.- М.: Стройиздат, 1988.- 376 е.: ил.
  3. Энергосберегающие технологии в современном строительстве / Пер. с англ. Ю. А. Матросова, В. А. Овчаренко; Под ред. В. Б. Козлова,- М.: Стройиздат, 1990.- 296 е.: ил.
  4. Береговой A. M. Энергоэкономичные и энергоактивные промышленные здания: Учеб. пособие / Пенз. гос. архитектур.-строит, ин-т.- Пенза, 1997.¬156 с.: ил.
  5. Исаков О. А. Общественные здания с эффективным использованием энергии: Автореф. дис... д-ра техн. наук.- Алматы, 1994.- 54 с.
  6. Александров Н. Г. Термоблокада очагов выпадения конденсата в наружных стенах жилых домов // Жилищ, стр-во,- 2000.- № 11.- С. 29.
  7. Александров Н. Г., Меламед В. М. Термоблокада «мостиков холода» // Жилищ, стр-во,- 2000.- № 3,- С. 31.
  8. Беляев B. C., Хохлова Л. П. Проектирование энергоэкономичных и энергоактивных гражданских зданий: Учеб. пособие для вузов по специальности «Пром. и гражд. стр-во».- М.: Высш. шк.., 1991.- 255 е.: ил.- Библиогр.: с. 252–253.
Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, мостик холода, потеря тепла, здание, поток тепла, усредненный баланс потерь теплоты, эффективная теплоизоляция, однородное ограждение, древесностружечная плита, распределение температуры.


Похожие статьи

Методика расчета теплопотерь для помещений

Теплопотери — это тепло, бесцельно уходящее за пределы здания.

Эта добавка относится к теплопотерям дверей и учитывает потребность в расходе тепла на подогрев

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по экономии энергии на эксплуатацию зданий.

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по...

Снижение расходов тепла на эксплуатацию зданий может быть достигнуто совершенствованием норм строительного проектирования улучшением качества строительства и эксплуатации зданий, комплексом конструктивно-планировочных и инженерных решений, гарантирующих...

Современные методы повышения тепловой защиты зданий

На втором месте в усредненном балансе потерь зданий находятся потери через наружные стены зданий. В настоящее время разработано много технологий по снижению потерь теплоты через ограждающие конструкции, связанных с утеплением.

Определение теплопотерь через теплоизоляцию трубопроводов...

Для прогнозирования доли тепловых потерь в тепловых сетях, качественного расчёта

Kм — коэффициент дополнительных местных потерь теплоты к линейным потерям qL)

Суммарная плотность теплового потока подающим и обратным трубопроводами через стенку канала, Вт/м

Повышение тепловой защиты здания при использовании...

Потери тепла за отопительный сезон составят 63.29 кВт•ч. Расчет теплопотерь через квадратный метр ограждающей конструкции

Потери тепла за отопительный сезон будут составлять 33.73 кВт•ч. Также авторами статьи был проведен оценочный расчет стоимости...

Расчет теплообмена и радиационной составляющей теплопотерь...

Потери теплоты радиации, Вт, определяются эффективным излучением наружной

В условиях г. Карши для холодных дней зимнего периода потери тепла радиацией пленочных

Температура воздуха в объеме теплицы повышается на 10 С независимо от времени суток.

Влияние увлажнения тепловой изоляции на величину тепловых...

Статья посвящена экспериментальному определению тепловых потерь тепловых сетей в условиях увлажнения теплоизоляции. Ключевые слова: теплоизоляция, трубопровод, тепловая сеть, потери тепла, экспериментальная установка.

Эффективность применения теплоизоляционных материалов...

Одним из наиболее эффективных путей экономии энергии в строительном секторе признано сокращение потерь тепла через ограждающие

Наружная дополнительная теплоизоляция ограждающих конструкций обеспечивает снижение затрат на отопление здания до 40÷50 %.

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов...

В статье рассмотрена теплотрасса в микрорайоне № 3 жилого района Тюменский» г. Тюмени. В качестве источника теплоты используется ТЭЦ-2. Проведен анализ теплоизоляционных материалов, представленных на рынке. Выявлены наименьшие потери тепла трубопроводов.

Применение оптимального материала теплоизоляции для...

Приведен сравнительный анализ технических характеристик пароизоляционных материалов. Ключевые слова: тепло, эффективность, строительные материалы, технологии, инновации. Для транспортировки тепла к потребителям используют трубопроводы — тепловые сети...

Похожие статьи

Методика расчета теплопотерь для помещений

Теплопотери — это тепло, бесцельно уходящее за пределы здания.

Эта добавка относится к теплопотерям дверей и учитывает потребность в расходе тепла на подогрев

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по экономии энергии на эксплуатацию зданий.

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по...

Снижение расходов тепла на эксплуатацию зданий может быть достигнуто совершенствованием норм строительного проектирования улучшением качества строительства и эксплуатации зданий, комплексом конструктивно-планировочных и инженерных решений, гарантирующих...

Современные методы повышения тепловой защиты зданий

На втором месте в усредненном балансе потерь зданий находятся потери через наружные стены зданий. В настоящее время разработано много технологий по снижению потерь теплоты через ограждающие конструкции, связанных с утеплением.

Определение теплопотерь через теплоизоляцию трубопроводов...

Для прогнозирования доли тепловых потерь в тепловых сетях, качественного расчёта

Kм — коэффициент дополнительных местных потерь теплоты к линейным потерям qL)

Суммарная плотность теплового потока подающим и обратным трубопроводами через стенку канала, Вт/м

Повышение тепловой защиты здания при использовании...

Потери тепла за отопительный сезон составят 63.29 кВт•ч. Расчет теплопотерь через квадратный метр ограждающей конструкции

Потери тепла за отопительный сезон будут составлять 33.73 кВт•ч. Также авторами статьи был проведен оценочный расчет стоимости...

Расчет теплообмена и радиационной составляющей теплопотерь...

Потери теплоты радиации, Вт, определяются эффективным излучением наружной

В условиях г. Карши для холодных дней зимнего периода потери тепла радиацией пленочных

Температура воздуха в объеме теплицы повышается на 10 С независимо от времени суток.

Влияние увлажнения тепловой изоляции на величину тепловых...

Статья посвящена экспериментальному определению тепловых потерь тепловых сетей в условиях увлажнения теплоизоляции. Ключевые слова: теплоизоляция, трубопровод, тепловая сеть, потери тепла, экспериментальная установка.

Эффективность применения теплоизоляционных материалов...

Одним из наиболее эффективных путей экономии энергии в строительном секторе признано сокращение потерь тепла через ограждающие

Наружная дополнительная теплоизоляция ограждающих конструкций обеспечивает снижение затрат на отопление здания до 40÷50 %.

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов...

В статье рассмотрена теплотрасса в микрорайоне № 3 жилого района Тюменский» г. Тюмени. В качестве источника теплоты используется ТЭЦ-2. Проведен анализ теплоизоляционных материалов, представленных на рынке. Выявлены наименьшие потери тепла трубопроводов.

Применение оптимального материала теплоизоляции для...

Приведен сравнительный анализ технических характеристик пароизоляционных материалов. Ключевые слова: тепло, эффективность, строительные материалы, технологии, инновации. Для транспортировки тепла к потребителям используют трубопроводы — тепловые сети...

Задать вопрос