Статья посвящена анализу современных теплоизоляционных материалов. Обсуждается целесообразность использования утеплителя на основе пенополиизоцианурата при проектировании промышленных складских помещений.
Ключевые слова: строительные материалы, кровля, энергосбережение
На сегодняшний день все большую популярность при устройстве теплоизоляции плоских кровель набирает долговечный, инновационный и безопасный материал, относящийся к классу полимер-реактопластов с газонаполненной зарытой ячеистой структурой, содержащей перманентный инертный газ, отвечающий за пониженную теплопроводность.
Утеплителя на основе пенополиизоцианурата (сокращенно ПИР) — это инновационный теплоизоляционный материал, который представляет собой каркас из большого количества замкнутых ячеек, облицованных с обеих сторон различными материалами (алюминиевая фольга, алюмоламинат, стеклохолст, бумага, полиэтилен и другие материалы) [1].
Следует отметить, что складские помещения в большинстве несущим основанием имеют профилированный стальной лист, на который укладывается пароизоляция из полимерной пленки. Утепление неэксплуатируемой кровли с полимерным материалом применяют, когда требуется воспрепятствовать утечке тепла из здания и при этом, нет намерений, использовать крышу как дополнительную полезную площадь. При проведении расчетов толщины слоя теплоизоляционного покрытия использовался проект склада.
Для данного типа здания было предложено новое техническое решение для данного типа кровли в российской климатической зоне, комбинированное использование минераловатных плит на основе базальтовых горных пород и теплоизоляционных плит на основе пенополизоцианурата. Для такого «совмещенного» решения был произведен расчет толщины теплоизоляции.
Для данного типа кровли был произведен расчет требуемой толщины теплоизоляционных плит ПИР для производственного помещения в г. Санкт-Петербург. Расчет был произведен в соответствии с СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» [2]. Категория здания — производственные с сухим и нормальным режимами, склады. Требуемая температура внутреннего воздуха для такого типа зданий 18˚С. При расчете толщины теплоизоляции необходимо учитывать термическое сопротивление слоя.
Термическое сопротивление — тепловое сопротивление, способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул. Термическое сопротивление сложной системы (например, многослойной тепловой изоляции) равно сумме термических сопротивлений её частей.
Расчет термического сопротивления осуществляется по формуле
,
где 
- термическое сопротивление отдельного i-го слоя (м2˚С)/ Вт; 
— толщина i-го слоя конструкции; 
— расчетный коэффициент теплопроводности материала i-го слоя конструкции Вт/(м ˚С), принимаемые по результатам испытаний в аккредитованной лаборатории.
Термическое сопротивление сложной системы:
Ri = R1+R2+…+Rn,
где R1 — термическое сопротивление отдельного 1-го слоя (м2˚С)/ Вт; R2 — термическое сопротивление отдельного 2-го слоя (м2˚С)/ Вт; Rn- термическое сопротивление отдельного n-го слоя (м2˚С)/ Вт.
Для расчета толщины теплоизоляции необходимо знать градусо-сутки отопительного периода в Санкт-Петербурге (ГСОП) — показатель, равный произведению разности температуры внутреннего воздуха и средней температуры наружного воздуха за отопительный период на продолжительность отопительного периода [3] [4].
Расчет градусо-сутки отопительного периода производится по формуле:
,
где GSOP — градусо-сутки отопительного периода; tv — расчетная температура внутреннего воздуха, ˚С; t8 — средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С; z8 — продолжительность (в сутках) периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С.
Таблица 1
ГСОП для Санкт-Петербурга
|
Город |
Температура наружного воздуха в холодный период года, ˚С |
Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха не более +8 ˚С, сутки |
Средняя температура периода со среднесуточной температурой воздуха не более +8 ˚С, сутки |
Градусо-сутки отопительного периода при tвн = 18 ˚С |
|
Санкт-Петербург |
-26 |
220 |
-1.8 |
4111 |
Из данных следует, что ГСОП при расчете термического сопротивления следует приминать равным 4111. Используя все вышеприведенные данные, были рассчитаны данные по толщине слоя теплоизоляции, сведенные в таблицу 2.
Таблица 2
Толщина слоя и значения теплопроводности теплоизоляционного материала (λ, Вт/м˚С) и сопротивление слоя (R, м2˚С/ Вт)
|
№ п.п. |
Наименование слоя от внутренней поверхности конструкции к внешней |
Толщина слоя, мм |
Теплопроводность материала λ, Вт/м ˚С |
Сопротивление слоя R, м2 ˚С/ Вт |
|
1 |
Профилированный лист |
75 |
58,0 |
0,00 |
|
2 |
Пароизоляционный слой — полиэтиленовая пленка 0,2 мм |
0,2 |
100,0 |
0,00 |
|
3 |
Нижний слой кровельных минераловатных плит на основе базальтовых горных пород |
50 |
0,042 |
1,19 |
|
4 |
Теплоизоляция ПИР с облицовкой из фольги, в 1 слой |
31,7 |
0,021 |
2,53 |
|
5 |
Гидроизоляционная мембрана на основе ПВХ |
1,5 |
100,0 |
0,00 |
Таким образом, требуемая толщина теплоизоляции ПИР (расчетная) составляет 31,7 мм для теплоизоляции кровли производственного помещения в г. Санкт-Петербург, с требуемой температурой внутреннего воздуха 18˚С, в свою очередь толщина кровельных минераловатных плит на основе базальтовых горных пород — 50 мм, такое новое техническое решение для данного типа кровли в городе Санкт-Петербург, комбинированное использование минераловатных плит на основе базальтовых горных пород и теплоизоляционных плит на основе пенополизоцианурата, позволит добиться минимальной толщины покрытия, т. е. сэкономить на количестве материала и следственно на его транспортировке.
Литература:
- Мостовая Н. В. Использование PIR-плит в современном строительстве / Н. В. Мостовая // Аллея Науки. — 2018. — № 5 (21). — с. 3–5.
- СНиП 2.04.05–91 Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. — М.: Госстрой России, 1991. — с. 5.
- СНиП 23–01–99 Строительная климатология и геофизика / Госстрой России. — М.: Госстрой России, 1999. — с. 9–12.
- Википедия [Электронный ресурс]: Санкт-Петербург: https://ru.wikipedia.org/wiki/Теплоизоляция (24.09.2018).
- Saadatian O. A review of energy aspects of green roofs / O. Saadatian // Sustain. Energy Rev.- 2013. — № 23. — с. 155–168.
- Жуков А. Д. Строительные системы и особенности применения теплоизоляционных материалов / А. Д. Жуков // Стройматериалы. — 2015. — № 7. — c. 49–51.
