Влияние влажностного режима ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями на энергоэффективность теплоизоляционных материалов

Пастушков, Павел Павлович

Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Влияние влажностного режима ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями на энергоэффективность теплоизоляционных материалов

кандидата технических наук: Пастушков, Павел Павлович
город: Москва
год: 2013
специальность ВАК РФ: 05.23.03
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Влияние влажностного режима ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями на энергоэффективность теплоизоляционных материалов»

Автореферат диссертации по теме "Влияние влажностного режима ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями на энергоэффективность теплоизоляционных материалов"

На правах рукописи

Пастушков Павел Павлович

ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность:

05.23.03 — Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

5 ДЕК 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2013

005541714

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном учреждении «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Гагарин Владимир Геннадьевич

Официальные оппоненты: Савин Владимир Константинович

доктор технических наук, профессор, ФГБУ «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук», заведующий лабораторией теплофизики и строительной климатологии Гвоздков Александр Николаевич кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», доцент кафедры те-плогазоснабжения и вентиляции

Ведущее предприятие: ФГБУ «Дальневосточный научно-

исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт по строительству Российской академии архитектуры и строительных наук» (ДальНИИС РААСН)

Защита диссертации состоится «25» декабря 2013 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 007.001.01 при НИИСФ РААСН по адресу: 127238, Москва, Локомотивный проезд, 21, светотехнический корпус. Тел. +7 (495) 482-40-76, факс +7 (495) 482-40-60.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-методическом фонде НИИСФ РААСН.

Автореферат разослан «23» ноября 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 007.001.01, к.т.н.

Н.П. Умнякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования. В настоящее время особо остро стоят проблемы энергосбережения, снижения энергоемкости производства и разработки ресурсосберегающих технологий. Принятые в последнее десятилетие правовые и нормативные акты требуют решения данных проблем и в строительной отрасли. Повышение требований к тепловой защите и энергоэффективности зданий определило интенсивное развитие технологий по созданию новых строительных материалов и конструкций с улучшенными показателями энергоэф- 4 фективности. Однако в современном строительстве не существует однозначной методики оценки энергоэффективности материалов.

Как показывают теплофизические и экономические исследования, фасадные системы с наружными штукатурными слоями входят в ряд наиболее эффективных современных конструкций с повышенным уровнем теплозащиты. Однако определяющим фактором для нормальной эксплуатации таких систем, влияющим как на теплозащитные качества, так и на долговечность, является влажностный режим.

Указанные обстоятельства определяют актуальность исследований по разработке критерия оценки энергоэффективности теплоизоляционных материалов, применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями с учетом влияния влажностного режима.

Цели и задачи работы. Цель диссертации - определение влияния влажностного режима на энергоэффективность теплоизоляционных материалов, используемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями.

Поставленная цель исследований была достигнута решением следующих

задач:

1. Разработка критерия энергоэффективности теплоизоляционных материалов и выявление характеристик материалов, влияющих на предложенный критерий.

2. Обобщение модели нестационарного влажностного режима ограждений и экспериментальные исследования влажностных характеристик теплоизо-

ляционных материалов, применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями.

3. Натурные исследования и численное моделирование влажностного режима рассматриваемых ограждающих конструкций с применением основных видов теплоизоляционных материалов.

4. Исследование влияния влажностного состояния на энергоэффективность теплоизоляционных материалов, применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе экономического анализа повышения теплозащиты ограждающих конструкций предложен критерий энергоэффективности теплоизоляционных материалов.

2. Модернизирована математическая модель нестационарного температурно-влажностного режима ограждающих конструкций путем учета гистерезиса сорбции водяного пара материалами и учета влияния косых дождей.

3. Разработана методика определения эксплуатационной влажности материалов по результатам натурных измерений распределения влажности по толщине конструкции.

4. Установлена степень влияния наружных штукатурных слоев на энергоэффективность теплоизоляционных материалов.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Предложена методика ранжирования теплоизоляционных материалов по значению критерия энергоэффективности.

2. Адаптирована методика экспериментального определения сопротивления паропроницанию наружных штукатурных слоев стен из газобетона и фасадных систем со скрепленной теплоизоляцией.

экспериментального определения коэффициентов статической и динамической влагопроводности и капиллярного всасывания воды материалами. 4. Выполнены экспериментальные исследования влажностных характеристик ряда строительных материалов применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями (паропроницаемость, капиллярное всасывание, статическая и динамическая влагопроводность, сорбционная влажность, равновесная влажность на стыке материалов). Внедрение результатов работы. Основные результаты работы использованы при разработке межгосударственного стандарта «Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций». Результаты диссертации использованы при выполнении работы по теме 5.4.7 «Использование математической модели потенциального векторного поля потоков влаги для разработки метода расчета влажностного режима ограждающих конструкций с целью повышения комфортности помещении» по плану фундаментальных научных исследований РААСН на 2012 год. Практически значимые результаты легли в основу научно-технических отчетов при выполнении договоров с ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб» и ООО «БАУ-МИТ». Ряд результатов работы получен при финансовой поддержке гранта РФФИ проект 13-08-90468 «Сопряженные задачи внешней и внутренней аэродинамики и теплофизики энергоэффективных зданий».

Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: IV и V Международные научно-технические конференции «Теоретические основы теплогазо-снабжения и вентиляции», Москва, МГСУ, 2011, 2013 гг.; V Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные вопросы строительства», Новосибирск, НГАСУ (Сибстрин), 2012 г.; I и II Академические чтения «Актуальные вопросы развития строительного и жилищно-коммунального комплексов Дальнего Востока России», Владивосток, 2011, 2012 гг.; V Академические чтения «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», Москва, НИИСФ,

2013 г.; XXX Конференция и выставка «Москва: проблемы и пути повышения энергоэффективности», Москва, 2013г.

За работу «Экспертная система прогнозирования температурно-влажностного режима энергоэффективных ограждающих конструкций зданий», частично включенную в диссертацию, автор удостоен в 2012 году звания победителя конкурсной программы У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере Министерства образования и науки РФ.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, из которых 5 статей - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 188 наименований и двух приложений. Общий объем диссертации - 169 страниц. Текст работы, включая 44 таблицы и 36 рисунков, изложен на 137 страницах, объем приложений 32 страницы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводятся обоснование актуальности работы, определенны цель и задачи исследований, перечислены основные научные и практические результаты, приведено краткое содержание диссертации по главам.

Первая глава содержит обзор современного состояния вопросов применения ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями, экономики теплозащиты ограждающих конструкций, методов расчета влажностного режима ограждающих конструкций, определения влажностных характеристик и долговечности теплоизоляционных материалов.

Повышение требований к теплозащите зданий привело к разработке и использованию в практике строительства новых ограждающих конструкций с увеличенным значением сопротивления теплопередаче. Одним из широко используемых видов конструкций с повышенным уровнем теплозащиты являются стены и фасады с наружными штукатурными слоями. Положительным отличи-

ем таких конструкций от других (например, от трехслойных конструкций или конструкций с навесными фасадными системами) является сравнительно небольшое влияние теплопроводных включений. Поэтому значительно большее влияние на их теплозащитные свойства оказывает используемый утеплитель и его влажностное состояние в процессе эксплуатации здания. Ограждающие конструкции с наружными штукатурными слоями можно подразделить на однослойные из особо легкого бетона (например, из газобетона) и многослойные со скрепленной теплоизоляцией (минераловатные плиты, пенополистирол). Исследованию теплофизических свойств этих конструкций посвящены работы В.В. Бобкова, В.Г. Гагарина, В.В. Козлова, Н.М. Künzel, H. Künzel, К. Sedelbauer и др.

Проведен анализ исследований теплофизических свойств и долговечности теплоизоляционных материалов. Установлено, что в большинстве работ в качестве параметров, характеризующих долговечность, использовались тепло-физические показатели материалов. Свойствами материалов и их изменением во времени, а также их долговечностью занимались C.B. Александровский, А.И. Ананьев, Ю.Л. Бобров, И .Я. Киселев, В.П. Ярцев, Ю.Д. Ясин и др. Выполненные исследования позволили выявить закономерности между структурой материалов и их теплофизическими показателями. В рассмотренных работах показано, что долговечность материалов зависит от многих факторов, но единой теории не разработано.

Экономической эффективностью теплозащиты занимались: В.Н. Богословский, Л.Д. Богуславский, O.E. Власов, В.Г. Гагарин, Г.С. Иванов, В.К. Савин, О.Д. Самарин, В.А. Сокольский, Ю.А. Табунщиков, Ф.В. Ушков, К.Ф. Фокин, И.С. Шаповалов, A.M. Шкловер и многие другие. Рассмотрены работы по определению целесообразного сопротивления теплопередаче по минимуму приведенных затрат, окупаемости дополнительного утепления ограждающих конструкций, экономике применения теплоизоляционных материалов для утепления стен зданий. Вопросы энергоэффективности теплоизоляционных материалов в этих работах оказались недостаточно проработанными.

Для возможности учета влажностного состояния теплоизоляционных материалов в эксплуатационных условиях выполнен обзор методов прогнозирования влажностного режима многослойных ограждающих конструкций и методов исследования влажностных характеристик строительных материалов. Данные вопросы исследованы в работах C.B. Александровского, В.Н. Богословского, P.E. Брилинга, Б.Ф. Васильева, O.E. Власова, В.Г. Гагарина, В.М. Ильинского, В.В. Козлова, В.И. Лукьянова, A.B. Лыкова, В.Д. Мачинского, Э.Х. Одель-ского, А.Г. Перехоженцева, Е.И. Тертичника, Ф.В. Ушкова, К.Ф. Фокина, А.И. Фоломина, А.У. Франчука и др. Разработаны различные методы расчета влажностного режима ограждающих конструкций, часть из них опирается на различные модели влагопереноса. Влажностные характеристики исследовались по методикам соответствующим конкретным моделям влагопереноса. На методы определения ряда коэффициентов влагопереноса строительных материалов отсутствуют стандарты.

Выполненный обзор работ позволил сформулировать цель и задачи исследования.

Во второй главе выведен критерий энергоэффективности теплоизоляционных материалов и установлены характеристики материалов, оказывающих влияние на энергоэффективность.

Дана математическая интерпретация определения понятия «энергоэффективность», приведенного в Федеральном законе «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности ...» (ФЗ-261 гл.1, ст.2, п.4). Энергоэффективность, Е, есть отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов, М, Дж, к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, W, Дж: Е = M/W. Если под полезным эффектом принимать сбережение A W Дж энергии и при этом считать, что на проведение энергосберегающего мероприятия было дополнительно потраченоД W3 Дж, то энергоэффективностью энергосберегающего мероприятия будет являть-

F AW TT

ся отношение L = ^ . Переходя к измерению в денежных единицах:

„ ЛІГ ЛIV-с„. дэ„ ...

£ =-=-— =-2-, (1)

Л К7, Л1ГЭ-С„. АК0 '

где Сц' - стоимость энергии, ден.ед./Дж;ДЭ 0 - общий эффект от энергосбережения, ден.ед.; А Ка - общие единовременные затраты на достижение эффекта от энергосбережения, ден.ед.

Если энергоэффективность энергосберегающего мероприятия рассчитывать за Т лет, то с учетом дисконтирования, т.е. приведения стоимости денежного эффекта и затрат к определенному моменту времени, выражение (1) приобретает вид:

Б=тЬ+рГ-х) в д=(д+Р)г-і)

Т0 Т-р-(\ + р)т ' Т-р-(\ + р)т' <2М3)

где Т0 - бездисконтный срок окупаемости, год; Еи - коэффициент эффективности капитальных вложений, год"'; В — понижающий коэффициент, определяемый процентной ставкой банка, р, доли ед./год, и сроком, для которого рассчитывается энергоэффективность, Т, год.

Для некоторой ограждающей конструкции с базовым уровнем теплоизоляции с сопротивлением теплопередаче Л", годовая прибыль за счет снижения теплопотерь через 1 м2 ограждения, ДЭ, ден.ед./(м 2-год), при дополнительном утеплении до уровня сопротивления теплопередаче , равна:

ДЭ = (1 / Я" -1 / Д') • ГСОП • 0,024 • Ст = -Дк • ГСОП • 0,024 ■ Ст, (4) где Дк — снижение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции в результате ее утепления, Вт/(м2-°С); ГСОП - градусо-сутки отопительного периода, °С-сут./год; 0,024 - переводной коэффициент, кВт ч/(Вт сутки); Ст- цена тепловой энергии, ден.ед./(кВт-ч).

После промежуточных упрощений, (2) преобразуется к выражению для энергоэффективности энергосберегающего мероприятия, заключающегося в повышении теплозащиты ограждающей конструкции:

Е =-■ ГСОП • 0,024 ■ Ст ■ В, (5)

сМкУ

где Сут — цена теплоизоляционного материала, ден.ед./м3; X — расчетная теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(м-°С).

Если принять за срок расчета энергосберегающего мероприятия долгоТ

вечность теплоизоляционного материала, то выражение Еуг = следует оп-

СутЛ

ределить, как критерий оценки энергоэффективности теплоизоляционных материалов, по значению которого возможно ранжировать различные утеплители. На рис. 1 представлены линии одинаковых значений критерия энергоэффективности теплоизоляционных материалов при одинаковой долговечности и разных ценах и теплопроводности. Из этого графика можно сделать вывод, что разные материалы могут иметь одно и то же значение критерия энергоэффективности за счет разницы в цене и расчетной теплопроводности.

Расчетную теплопроводность для каждого материала возможно приблизительно принять, исходя из назначаемых условий эксплуатации, либо же рассчитать по формуле:

Л = ^+ДЛ-*э=Л^1 + ^-^ = Л0(1+17-1О, (6)

где теплопроводность материала в сухом состоянии, Вт/(м-°С); АЯ- приращение теплопроводности на 1% влажности, Вт/(м-°С-%); - эксплуатационная влажность материала по массе, %; ц - коэффициент теплотехнического качества1, 1/%.

Зависимость долговечности материала от влажности предложено выражать в общем виде следующим образом:

Теплопроводпость, Нт/(и

Рис. 1 Линии одинаковой энергоэффективности при разной теплопроводности и цене материалов

'По определению В.Г. Гагарина

irp,vf3 < wa

L, , w=w„+Aw, (7)

д"лг \Tp-d(AW),w,>wa' ' " W

где w, - значение допустимой влажности, %; d - понижающий коэффициент, зависящий от величины влажности, Aiv, %, на которое превышено допустимое значение.

Тогда с учетом (6) и (7) критерий энергоэффективности теплоизоляционных материалов с зависимостью от влажности материала записывается следующим образом:

T-d(Aw) , ч

Е„ =-(8)

ут СуЛ(l + »7-ws)

Третья глава диссертации посвящена описанию модернизированной математической модели нестационарного температурно-влажностного режима ограждающих конструкций зданий, описанию и уточнению методик нахождения характеристик строительных материалов, необходимых для численных расчетов по предложенной математической модели, а так же экспериментальному нахождению данных характеристик по описанным методикам.

Основные уравнения математической модели нестационарного тепловла-гопереноса в ограждении следуют из законов сохранения массы и энергии и, с учетом выражений для потоков влаги и теплоты через потенциалы, записываются следующим образом:

p{x)^ü = div{K{x)-grzüe{x,z)), (9)

с(х)р(х) 8'(x'z) = div(Ä(x) ■ gradi(jc, z)), (10)

где к - коэффициент потенциалопроводности, кг/(м-с- °В); в — потенциал влажности, °В; t - температура, °С.

В качестве градиента потенциала влажности используют сумму градиентов частных потенциалов. Предлагается использовать в качестве частных потенциалов: парциальное давление водяного пара в порах материала, e = cp(w)-Es, и влажность материала по массе, w, при этом:

к(х ) ■ gradöf х, z) = ft(x) ■ grad (<p( w(x,z))-El) + ß( w( x,z ))■ grad w( x, z), (11)

где гр(н>) — относительная влажность воздуха, являющаяся функцией сорбцион-ного влагосодержания материала (при влажности материала, превышающей максимальную сорбционную, значение ср равно 1); /л — коэффициент паропро-ницаемости, кг/(м-с-Па); /? — коэффициент влагопроводности, кг/(м-с-%).

Модернизацией математической модели в части основных уравнений является возможность учета гистерезиса сорбции по следующему уравнению:

диЛ , . ( с>иЛ (дм — + (м>)у--. у ■

<РМ = <Р< Мх\ — J + <рл (и»)^- — J, ху &

дг

где г/)с(и>) - изотерма сорбции материала, <-/>,( и<) - изотерма десорбции.

Граничные условия влагообмена на внутренней и наружной поверхностях конструкций задаются следующими уравнениями, соответственно:

)в£)=Х(евп(,)_ев(,))_^, (13)

& К,

1 ( (::) (г)) (14) а* «„„

где /?,„, йнп - сопротивление паропроницанию внутреннего и наружного слоя, (м2-ч-Па)/мг; gв, gн — плотность потока влаги через внутреннюю и наружную поверхность, кг/(м2-с); £ - толщина конструкции, м.

В части граничных условий модернизация математической модели заключается в выражении для плотности потока жидкой влаги в наружный слой ограждающей конструкции, обусловленного косым дождем:

А (15)

[Дгд-720-3600 )

где С - мгновенная скорость капиллярного всасывания кг/(м2-с); дробь в фигурных скобках определяет интенсивность выпадения осадков на вертикальную поверхность (см. список условных обозначений).

Для численных расчетов влажностного режима ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями необходимо определение влажност-

ных характеристик (коэффициентов), входящих в уравнения математической модели, для материалов, применяемых в рассматриваемых конструкциях.

Адаптирована методика ГОСТ 25898-83 для определения сопротивления паропроницанию систем наружных штукатурных слоев. Предложено совокупное сопротивление паропроницанию штукатурных слоев определять, как разность между сопротивлениями паропроницанию всей системы (отделочных слов, нанесенных на слой утеплителя) и слоя утеплителя. В работе показано, что такое определение повышает точность результатов по сравнению с расчетом с использованием коэффициентов паропроницаемости материалов составляющих отделочных слоев. Указанная методика позволяет учесть возможность проникновения материалов отделочных слоев в слой утеплителя, что, соответственно, сказывается на физических свойствах всей системы. Так же нет необходимости определять толщину каждого слоя системы отдельно, что точно сделать для изучаемых систем практически невозможно.

Приведены результаты проведенных исследований коэффициентов паропроницаемости материалов (минеральной ваты, газобетона) и сопротивления паропроницанию для систем, покрывающих утеплитель, и для систем отделки газобетона. Для системы отделки фасадов со скрепленной теплоизоляцией (ми-нераловатных плит, пенополистирола) общее сопротивление паропроницанию отделочных слоев (слоя клеевого состава, сетки и слоя штукатурного состава) составило 0,054 (м2-ч-Па)/мг; для отделки газобетона-0,134 (м2-ч-Па)/мг.

Описана методика и результаты исследований капиллярного всасывания воды материалами, применяемыми в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями. В методике использован обобщенный закон капиллярного всасывания:

М = Кг\ (16)

где М — количество влаги, поглощенное 1 м2 поверхности образца, кг/м2; К — коэффициент капиллярного всасывания, кг/(м2-чп); г - время от начала капиллярного всасывания воды образцом, ч.

Формула (16) позволяет более точно описывать процесс капиллярного всасывания воды строительными материалами, чем стандартный закон «корня квадратного от времени». По результатам исследований обобщенный закон для газобетона и штукатурного состава для отделки фасадов записываются, соответственно, уравнениями: М =3,13■і"-21', М = 0,28• г018.

Сформулирована методика определения статической влагопроводности строительных материалов. Методика позволяет точно представлять зависимость коэффициента влагопроводности от влажности за счет предложенного способа аппроксимации экспериментальных данных. На рис. 2 представлены полученные таким способом зависимости для газобетона марки Б500 и штукатурного состава для отделки газобетона.

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11%

Влажность, %

а б

Рис. 2 Зависимость коэффициента статической влагопроводности от влажности для а) газобетона Б500, б) штукатурного состава

Представлена методика исследования динамической влагопроводности и установлена зависимость изменения коэффициента динамической влагопроводности от влажности для газобетона и штукатурного состава. Установлено, что значения динамической влагопроводности штукатурки примерно на порядок превышает значения статической влагопроводности. В математической модели влагопереноса заложена возможность использования коэффициента динамической влагопроводности. Это позволит описывать нестационарные процессы увлажнения фасадов (например, технологическая мойка).

Приведены результаты исследований изотерм сорбции строитель- ! ных материалов. Показано, что изотермы сорбции газобетона и штукатурного состава для его отделки 1

близки друг к другу (рис. 3). Отсюда оп,««™,»™,«,^«,»,,'/.

Рис. 3 Изотермы сорбции образцов газобето-сделан вывод о схожей мезопористой на Б500 и штукатурки для отделки газобетона

структуре этих материалов.

Четвертая глава диссертации посвящена определению энергоэффективности основных видов теплоизоляционных материалов.

Энергоэффективность теплоизоляционных материалов, как показано в главе 2, зависит от эксплуатационной влажности. Эксплуатационная влажность материала определяется по результатам натурных обследований влажностного состояния или по расчетам нестационарного влажностного режима ограждающих конструкций.

Предложена методика проведения натурных исследований распределения влажности в ограждающих конструкциях, а так же выведена формула для определения эксплуатационной влажности строительных материалов по результатам натурных исследований:

л'

(17)

где IV, - влажность материала при г'-ой пробе, толщиной Дх,

Формула (17) была получена из условия, что термическое сопротивление слоя ограждающей конструкции с теплопроводностью материала, распределенной по толщине этого слоя в соответствии с распределением влажности, равно термическому сопротивлению с постоянной по толщине теплопроводностью, соответствующей эксплуатационной влажности исследуемого материала.

По предложенной методике проведены натурные исследования ограждающих конструкций зданий в г. Санкт-Петербург с утеплителем из минеральной ваты и пенополисти-рола, а так же однослойной конструкции из газобетона. На рис. 4 представлены графики распределения влажности внутри ограждающей конструкции. По формуле (17) были рассчитаны эксплуатационные влажности: для минеральной ваты — 0,85 %, для пенополистирола -2,27 %, для газобетона — 8,8 %. На графиках так же приведены значения равновесной влажности на стыке материалов. На примере газобетона было показано несоответствие значений эксплуатационной влажности и сорбционной влажности этого материала при<р= 97 % равной 5,98 %. Указанное значение было получено в результате лабораторных исследований на образцах материала, изъятых из конструкции при натурных исследованиях.

Проведены численные расчеты нестационарного влажностного режима многослойных ограждающих конструкций зданий с использованием основных видов теплоизоляционных материалов (минеральной ваты, формованного пенополистирола, экструдированного пенополистирола (ХРБ)) и однослойной конструкции из газобетона. Расчеты проведены для основных климатических условий строительства по математической модели, описанной в главе 3. В табл. 1 представлены значения эксплуатационной влажности материалов, полученные по формуле (17) в рассмотренных конструкциях, в различных городах.

1,0% 0,5% 0,0%

; Наружная ;стпр»аа ! • !

-¡ч * > ! - Ч^1

1 !

2 4 б 8 10 12 14 16

Координата конструкции, см

2 4 6 8 10 12 14 16

Координата констру кции, см

20% 15%

1 10% | 5%

8 0%

а 0 5 10 15 20 25 30 35

Координата конструкции, см

Рис. 4 Распределение влажности в слое а) минеральной ваты, б) пенополистирола, в)газобетона

у. | • Штукатурка

\1 Гв1,,г>еТ(Ж

«•»«••«•» Максимальная

о 1 1 • 1

Материал Эксплуатационная влажность, и>э, %

Москва Санкт-Петербург Екатеринбург Новосибирск Владивосток Краснодар

Минеральная вата 0,79 0,87 0,80 1,11 0,53 0,75

Пенополистирол 2,59 2,62 3,58 4,48 2,30 1,82

ХРв 0,32 0,35 0,24 0,28 0,23 0,38

Газобетон П400 6,59 8,35 7,84 9,18 8,69 3,76

В табл. 2 представлены осредненные данные лабораторных исследований НИИСФ по теплопроводности в сухом состоянии и коэффициенту теплотехнического качества для рассматриваемых материалов, а так же значения расчетной теплопроводности при найденных значениях эксплуатационной влажности.

Табл. 2 Экспериментально определенные и расчетные характеристики ___ материалов конструкций со штукатурным слоем

Материал Теплопроводность в сухом сост., А,,, Вт/(м°С) Коэффициент теплотехнического качества, г) Натурные исследования Численный расчет

Эксплуатационная влажность, И-э, % Расчетная теплопроводность, X, Вт/(м °С) Эксплуатационная влажность, И-,, % Расчетная теплопроводность, к, Вт/(м-°С)

Мин. вата 0,039 0,04 0,85 0,0403 0,94 0,0405

Пенополистирол 0,039 0,03 2,27 0,0417 1,61 0,0409

ХР8 0,029 0,035 - - 0,35 0,0294

Газобетон Б400 0,096 0,04 8,8 0,13 4,67 0,114

Как видно из сравнения значений расчетной теплопроводности, разница между натурными исследованиями и численным расчетом для всех видов материалов составляет не более 15%. Из такого совпадения результатов можно сделать вывод об адекватности предложенной математической модели расчета нестационарного влажностного режима ограждающих конструкций. Таким образом показана возможность использования математического моделирования при определении эксплуатационной влажности и расчетной теплопроводности теплоизоляционных материалов.

Проведен анализ рынка теплоизоляционных материалов и газобетона,

применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными

слоями. Определены основные марки материалов, используемые в современном

строительстве, и их средняя стоимость на строительном рынке. Используя дан-

ные проведенных расчетов, были вычислены значения критерия энергоэффективности для рассмотренных материалов. В табл. 3 представлены цены и значения критерия энергоэффективности. Следует отметить, что данные значения энергоэффективности теплоизоляционных материалов являются актуальными только для модели повышения теплозащиты ограждающих конструкций со штукатурным слоем при условии, что долговечность всех типов материалов принята одинаковой и равной 50-ти годам.

Материал Цена, Сут, руб./м3 Критерий энергоэффективности, £ут

Минеральная вата

ROCKWOOL Фасад Баттс 5815 0,215

ISOVER Штукатур-ныйФасад 5375 0,233

ТЕХНОНИКОЛЬ ТЕХНОФАС 4200 0,298

URSA Фасад 2750 0,455

Формованный пенополистирол

Knauf Therm Façade 2250 0,529

Мосстрой 31 ПСБ-С 25 1700 0,700

Экструдированный пенополистирол (XPS)

URSAXPS N-III-L (35, ГЗ) 4405 0,391

ТЕХНОНИКОЛЬ XPS 35 300 CARBON 4235 0,407

ПЕНОПЛЭКС 35 ГЗ 4140 0,416

Газобетон И400

YTONG 3990 0,098

Bonolit 3590 0,109

Н+Н 3550 0,110

Установлено влияние сопротивления паропроницанию наружных штукатурных слоев на энергоэффективность теплоизоляционных материалов и газобетона. При увеличении сопротивления паропроницанию наружных штукатурных слоев на 15 % от нормального значения (определено в главе 3), эксплуатационная влажность газобетона увеличивается на 19,2 %, минеральной ваты на

20,2 %, пенополистирола на 5,9 %, ХРБ на 0,02 % относительно значений влажности при нормальном значении паропроницаемости штукатурных слоев. Па-ропроницаемость штукатурных слоев существенно сказывается на энергоэффективности газобетона: при увеличении сопротивления паропроницанию на 30 %, энергоэффективность газобетона уменьшается на 11 %. В значительно меньшей степени характеристики наружных штукатурных слоев оказывают влияние на энергоэффективность минеральной ваты и пенополистирола: при таком же увеличении сопротивления паропроницанию на 30 %, их энергоэффективность снижается только на 1,7 % и 1 %, соответственно; и фактически не оказывают никакого влияния на энергоэффективность ХР8. Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что эксплуатационные качества и энергоэффективность конструкций из газобетона (одно- и двухслойных) в большой степени зависит от наружных штукатурных слоев, поэтому при проектировании таких конструкций необходимо уделять особое внимание характеристикам отделочных слоев.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен подход для количественной оценки энергоэффективности энергосберегающих мероприятий. В случае оценки энергоэффективности дополнительного утепления ограждающей конструкции получена формула, учитывающая характеристики теплоизоляционного материала, утепляемой конструкции, региона строительства.

2. На основе модели дополнительного утепления ограждения выведен критерий энергоэффективности теплоизоляционных материалов. Выявлены эксплуатационные характеристики материалов, влияющие на энергоэффективность, которые могут быть определены путем лабораторных или натурных исследований, а так же численного расчета.

3. Показано, что на энергоэффективность теплоизоляционных материалов существенное влияние оказывает их влажностное состояние. Для проведения необходимых расчетов выполнено обобщение математической модели не-

стационарного температурно-влажностного режима ограждающих конструкций.

4. Усовершенствована и опробована методика определения сопротивления па-ропроницанию современных фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями. Экспериментально определены сопротивления паропроницанию систем для отделки по утеплителю и по газобетону Ваитк ЕГГесШ.

5. Экспериментально исследованы влажностные характеристики ряда строительных материалов, применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями. Установлено, что значения динамической вла-гопроводности штукатурки примерно на порядок превышает значения статической влагопроводности.

6. Предложена методика проведения натурных исследований распределения влажности в ограждающих конструкциях. Получена формула для расчета эксплуатационной влажности по результатам натурных исследований распределения влажности в ограждающих конструкциях. Использование этой формулы позволяет повысить точность определения эксплуатационной влажности материала.

7. Проведены натурные исследования и численные расчеты распределения влажности в основных типах ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями. Установлено соответствие рассчитанных значений эксплуатационной влажности для всех типов теплоизоляционных материалов значениям, полученным по результатам натурных исследований. Доказана адекватность предложенной математической модели расчета нестационарного влажностного режима ограждающих конструкций.

8. На основании модели дополнительного утепления ограждающих конструкций определены значения критерия энергоэффективности основных марок теплоизоляционных материалов, используемых в современных ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями. Представлено ран-

жирование рассмотренных марок материалов по значению критерия энергоэффективности.

9. Найдены зависимости влияния сопротивления паропроницанию наружных штукатурных слоев на значения критерия энергоэффективности основных видов теплоизоляционных материалов. Показано, что наибольшее влияние, из исследованных материалов, сопротивление паропроницанию штукатурных слоев оказывает на энергоэффективность газобетона. Это указывает на важность подбора составов штукатурного слоя газобетонных стен из условия повышения энергоэффективности.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пастушков П.П. Численное и экспериментальное исследование охлаждения ограждающей конструкции после выключения отопления // Вестник МГСУ. 2011. №7. С. 312-318.

2. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Лушин К.И., Пастушков П.П. О применении вет-рогидрозащитных мембран в навесных фасадных системах с вентилируемой воздушной прослойкой // Научно-технический вестник Поволжья. 2012. №5. С. 128-131.

3. Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Методика определения суммарного сопротивления паропроницанию наружных отделочных слоев фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями // Вестник МГСУ. 2012. № 11. С. 140-143.

4. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Лушин К.И., Пастушков П.П. К вопросу о применении ветрогидрозащитных мембран в навесных фасадных системах с вентилируемой воздушной прослойкой // Научно-технический вестник Поволжья. 2013. №3. С. 120-122.

5. Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Количественная оценка энергоэффективности энергосберегающих мероприятий // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 7-9.

6. Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Критерий оценки энергоэффектифности теплоизоляционных материалов // Сборник докладов V Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». М. МГСУ. 20-22 ноября 2013. С. 367-371.

7. Пастушков П.П. Научный подход к теме «дышащих стен». //СройПРОФИль. 2013. №6(108). С. 20-22.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 0,024 — переводной коэффициент, кВт-ч/(Вт-сутки); ГСОП - градусо-сутки отопительного периода, °С сут./год; В - понижающий коэффициент, доли ед.; С — мгновенная скорость капиллярного всасывания кг/(м2-с); Ст — цена тепловой энергии, ден.ед./(кВт-ч). Сут — цена теплоизоляционного материала, ден.ед./м3; Сиг— цена энергии, ден.ед./Дж;

Еи - коэффициент эффективности капитальных вложений, год"1; Еут — критерий энергоэффективности теплоизоляционного материала, (год-м4 -°С)/(ден.ед.-Вт);

Е3 - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па; е - парциальное давление водяного пара, Па;

£н - плотность потока влаги через внутреннюю и наружную поверхность, кг/(м2-с);

Нв - количество осадков, выпадающих на вертикальную поверхность, мм; К— коэффициент капиллярного всасывания, кг/(м2-чп); Ь — толщина конструкции, м;

М- количество влаги, поглощенное 1 м2 поверхности образца, кг/м2; р - процентная ставка банка, доли ед./год;

В-нп ~ сопротивление паропроницанию внутреннего и наружного слоя, (м2-ч-Па)/мг;

Д0 - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, Вт/(м2-°С);

Т- срок, на который рассчитывается энергосберегающее мероприятие, год;

Тдолг - долговечность материала, год;

Го - бездисконтный срок окупаемости, год;

? - температура, °С;

IV - влажность материала по массе, %;

м>д— значение допустимой влажности материала по массе, %; н'э — эксплуатационная влажность материала по массе, %; г - время, ч;

Р - коэффициент влагопроводности, кг/(м-с-%); ДЭ0 - общий эффект от энергосбережения, ден.ед.;

ДЭ - годовая прибыль за счет снижения теплопотерь через 1 м2 ограждения при дополнительном утеплении, ден.ед./(м2тод);

АК0 - общие единовременные затраты на достижение эффекта от энергосбережения, ден.ед.;

Дк - снижение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции в результате ее утепления, Вт/(м2-°С);

Д2д - продолжительность выпадения жидких осадков в месяц, ч; АХ - приращение теплопроводности на 1% влажности, Вт/(м-0О%); г) - коэффициент теплотехнического качества равный ДАА0, 1/%; 0 — потенциал влажности, °В;

к - коэффициент потенциалопроводности, кг/(м-с- °В);

X - расчетная теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(м-°С).

Хо-теплопроводность материала в сухом состоянии, Вт/(м-°С);

Ф - относительная влажность воздуха, доли ед.;

ц - коэффициент паропроницаемости, кг/(м-с-Па);

р - плотность материала, кг/м3;

рв - плотность воды, кг/м3.

Заказ № 83-а/11/2013 Подписано в печать 21.11.2013 Тираж 120 экз. Усл. пл. 1,0

000 "Чифровичок", тел. (495) 649-83-30 'Сч^/' с/г. ги; е-тай:1ак@с/г. ги

Текст работы Пастушков, Павел Павлович, диссертация по теме Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук»

На правах рукописи

птпл! с?'272

итьи I 4-

Пастушков Павел Павлович

05.23.03 — Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гагарин В.Г.

Москва-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 5

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ 10 КОНСТРУКЦИИ С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ, МЕТОДЫ ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЛАЖНО-СТНОГО РЕЖИМА

1.1 Повышенные требования к теплозащите ограждающих конструкций 10

1.2 Экономические исследования повышения теплозащиты ограждающих 12 конструкций

1.3 Ограждающие конструкции с повышенным уровнем теплозащиты 18

1.3.1 Типы ограждающих конструкций 18

1.3.2 Проблемы эксплуатации многослойных конструкций с наружны- 20 ми штукатурными слоями

1.3.3 Долговечность ограждающих конструкций и влияние на нее на- 24 ружных штукатурных слоев

1.4 Обзор методов расчета влажностного режима ограждающих конструк- 27 ций и определения влажностных характеристик строительных материалов

1.4.1 Стационарные методы расчета 27

1.4.2 Нестационарные методы расчета 28

1.4.3 Исследования влажностных характеристик строительных мате- 32 риалов

КРИТЕРИЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МА- 35 ТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ

2.1 Определение понятий «энергоэффективность» и «энергоемкость», мате- 35 матические выражения для них

2.2 Количественная оценка энергоэффективности энергосберегающих меро- 37 приятий

2.3 Исследования критерия энергоэффективности теплоизоляционных мате- 44 риалов

2.3.1 Общая зависимость критерия энергоэффективности от теплопро- 44 водности и цены теплоизоляционного материала

2.3.2 Расчетный коэффициент теплопроводности теплоизоляционных 45 материалов. Зависимость от влажности

2.3.3 Зависимость долговечности теплоизоляционных материалов от 46 влажности

2.4 Выводы 48 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕР АТУРНО- 50 ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ

3.1 Основные уравнения математической модели температурно- 50 влажностного режима ограждающих конструкций зданий

3.1.1 Ограничения 5 0

3.1.2 Основные уравнения тепло-влагопереноса в ограждающей конст- 50 рукции

3.1.3 Граничные условия теплообмена 52

3.1.4 Граничные условия влагообмена 5 3

3.2 Исследования паропроницаемости теплоизоляционных материалов и 55 систем наружных штукатурных слоев

3.2.1 Методика исследования паропроницаемости строительных мате- 55 риалов

3.2.2 Определение суммарного сопротивления паропроницанию на- 56 ружных отделочных слоев фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями

3.2.3 Результаты исследований сопротивления паропроницанию образ- 59 цов системы отделки фасада из газобетона Baumit Effecto, образцов газобетона D500 и тонкослойной штукатурки Baumit ArtoPlast

3.3 Исследования капиллярного всасывания воды строительными материа- 62 лами

3.3.1 Методика определения коэффициента капиллярного всасывания 62 воды строительными материалами

3.3.2 Результаты экспериментальных исследований капиллярного вса- 63 сывания образцами газобетона и штукатурного состава

3.4 Исследование статической влагопроводности строительных материалов 66

3.4.1 Методика определения коэффициента статической влагопровод- 66 ности строительных материалов

3.4.2 Результаты определения коэффициента статической влагопровод- 68 ности образцов газобетона и штукатурного состава

3.5 Исследование динамической влагопроводности строительных материа- 72 лов

3.5.1 Методика определения коэффициента динамической влагопро- 72 водности строительных материалов

3.5.2 Результаты определения коэффициента динамической влагопро- 74 водности образцов газобетона и штукатурного состава

3.6 Исследование изотерм сорбции строительных материалов 78

3.6.1 Методика измерения изотерм сорбции 78

3.6.2 Результаты экспериментальных исследований изотерм сорбции 79

3.7 Определение равновесной влажности на стыке штукатурного слоя и га- 80 зобетона

3.8 Выводы 81

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯ- 84

ЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1 Методика проведения натурных исследований распределения влажности 84 в ограждающих конструкциях. Определение эксплуатационной влажности строительных материалов по результатам натурных исследований 4.1.1 Методика определения эксплуатационной влажности материалов 84 ограждающей конструкции по результатам натурных исследований

4.1.2 Выбор ограждающих конструкций для проведения натурных ис- 84 следований

4.1.3 Последовательность проведения отбора проб материалов 85

4.1.4 Определение влажности в отобранных пробах материалов 86

4.1.5 Вывод формулы для расчета эксплуатационной влажности по ре- 86 зультатам натурных измерений влажности ограждающих конструкций

4.1.6 Примеры определений эксплуатационной влажности по результа- 87 там натурных исследований

4.2 Расчеты эксплуатационной влажности строительных материалов по ре- 92 зультатам численного моделирования влажностного режима ограждающих конструкций зданий

4.2.1 Исходные данные для численного расчета эксплуатационной 92 влажности строительных материалов

4.2.2 Примеры численного расчета влажностного режима ограждаю- 94 щих конструкций и определения эксплуатационной влажности строительных материалов по результатам расчета

4.3 Определение энергоэффективности теплоизоляционных материалов и 101 газобетона, используемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями

4.3.1 Расчетный коэффициент теплопроводности теплоизоляционных 101 материалов

4.3.2 Анализ цен на теплоизоляционные материалы и газобетон 103

4.3.3 Расчет энергоэффективности теплоизоляционных материалов 105

4.4 Влияние паропроницаемости наружных штукатурных слоев на энерго- 105 эффективность теплоизоляционных материалов и газобетона

4.4.1 Влияние наружных штукатурных слоев на эксплуатационную 105 влажность теплоизоляционного материала

4.4.2 Влияние наружных штукатурных слоев на энергоэффективность 108 теплоизоляционного материала

4.5 Выводы 110 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114 ПРИЛОЖЕНИЯ 132 Пример расчета требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей 133 конструкции здания

Межгосударственный стандарт «Здания и сооружения. Метод математическо- 142 го моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций» (проект)

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 167

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время особо остро стоят проблемы энергосбережения, снижения энергоемкости производства и разработки ресурсосберегающих технологий. Принятые в последнее десятилетие правовые и нормативные акты требуют решения данных проблем и в строительной отрасли. Повышение требований к тепловой защите и энергоэффективности зданий определило интенсивное развитие технологий по созданию новых строительных материалов и конструкций с улучшенными показателями энергоэффективности. Однако в современном строительстве не существует однозначной методики оценки энергоэффективности материалов.

Поставленная цель исследований была достигнута решением следующих задач:

2. Обобщение модели нестационарного влажностного режима ограждений и экспериментальные исследования влажностных характеристик теплоизоляционных материалов, применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем:

2. Модернизирована математическая модель нестационарного температур-но-влажностного режима ограждающих конструкций путем учета гистерезиса сорбции водяного пара материалами и учета влияния косых дождей.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в

следующем:

3. Разработаны приложения к межгосударственному стандарту «Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций», содержащие методики экспериментального определения коэффициентов статической и динамической влагопроводности и капиллярного всасывания воды материалами.

4. Выполнены экспериментальные исследования влажностных характеристик ряда строительных материалов применяемых в ограждающих конструкциях с наружными штукатурными слоями (паропроницаемость, капиллярное всасывание, статическая и динамическая влагопроводность, сорбционная влажность, равновесная влажность на стыке материалов). Внедрение результатов работы. Основные результаты работы использованы при разработке межгосударственного стандарта «Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций». Результаты диссертации использованы при выполнении работы по теме 5.4.7 «Использование математической модели потенциального векторного поля потоков влаги для разработки метода расчета влажностного режима ограждающих конструкций с целью повышения комфортности помещении» по плану фундаментальных научных исследований РААСН на 2012 год. Практически значимые результаты легли в основу научно-технических отчетов при выполнении договоров с ООО «ПЕ-НОПЛЭКС СПб» и ООО «БАУМИТ». Ряд результатов работы получен при финансовой поддержке гранта РФФИ проект 13-08-90468 «Сопряженные задачи внешней и внутренней аэродинамики и теплофизики энергоэффективных зданий».

тельства», Новосибирск, НГАСУ (Сибстрин), 2012 г.; I и II Академические чтения «Актуальные вопросы развития строительного и жилищно-коммунального комплексов Дальнего Востока России», Владивосток, 2011, 2012 гг.; V Академические чтения «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», Москва, НИИСФ, 2013 г.; XXX Конференция и выставка «Москва: проблемы и пути повышения энергоэффективности», Москва, 2013г.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, из которых 5 статей - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 188 наименований и двух приложений. Общий объем диссертации - 169 страниц, включая 44 таблицы и 36 рисунков.

Первая глава диссертации содержит обзор современного состояния вопросов применения ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями, экономики теплозащиты ограждающих конструкций, методов расчета влажностного режима ограждающих конструкций, определения влажностных характеристик и долговечности теплоизоляционных материалов.

В четвертой главе определены значения критерия энергоэффективности основных видов теплоизоляционных материалов, а так же установлено влияние наружных штукатурных слоев на энергоэффективность теплоизоляционных материалов.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы и выводы.

В качестве приложений в работу включены приложения:

1) Пример расчета сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции здания.

2) Межгосударственный стандарт «Здания и сооружения. Метод математического моделирования температурно-влажностного режима ограждающих конструкций».

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ, МЕТОДЫ ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА 1.1 Повышенные требования к теплозащите ограждающих конструкций

Традиция нормирования строительной деятельности существует в России с 1811 г., когда Императором Александром I было подписано первое «Урочное положение» [36]. С тех пор сохранялась преемственность нормирования и требований к техническим решениям конструкций зданий. Строительные нормы учитывали многовековой народный опыт строительства и достижения строительной науки. В последнем советском СНиП И-3-79* «Строительная теплотехника» было введено нормирование приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Это вызвало практический учет теплопотерь через теплопроводные включения в конструкциях, что отражало изменившиеся решения ограждающих конструкций и позволило перейти на строительство зданий из ограждающих конструкций с эффективными теплоизоляционными материалами.

Повышение требований к теплозащите зданий приводит не только к повышению стоимости строительства, но и отрицательно влияет на долговечность ограждающих конструкций. Особые сложности наблюдаются при строительстве стен с приведенным сопротивлением теплопередаче выше 1,52 м2 °С/Вт. Долговечность этих стен в целом ниже, чем традиционно применяемых в России. Так, фасадные конструкции проектируются в настоящее время с долговечностью 50 лет. Однако, по заключениям экспертов из Германии, где эти фасады эксплуатируются около 40 лет, продолжительность межремонтного периода для фасадов со скрепленной теплоизоляцией и тонким штукатурным слоем составляет 20 лет [38]. В более суровых климатических условиях России этот период вряд ли будет больше.

В актуализированной редакции СНиП 23-02-2003 «Тепловая защ�

Похожие работы

Строительство
05.23.00