Файл: Энергоэффективность теплоизоляционной штукатурки аннотация.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 22
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МРНТИ 67.13.41 DOIххххххххххх
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана, Республика Казахстан, г. Уральск
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЙ ШТУКАТУРКИ
Аннотация
Внутренняя теплоизоляционная штукатурка играет важную роль в энергоэффективности ограждающей конструкции. Так в первую очередь она становится защитой стен от воздействия погодных условий. Во вторую очередь снижает расходы энергии на отопление в тепловой фазе использования здания. Теплоизоляционные штукатурки являются важным средством для решения проблем энергоэффективности в строительстве, прежде всего в процессе сооружения ограждающих конструкций. Новые решения, такие как нанотехнологии или штукатурки на основе аэрогеля, могут внести значительный вклад в эту область, достигая более высокого уровня тепловых характеристик и уменьшая необходимую толщину. Но для того, чтобы быть действительно подходящими для рынка, новые штукатурные решения должны отвечать конкретным экономическим и техническим требованиям. В данной обзорной статье представлен анализ энергоэффективности теплоизоляционной штукатурки. Таким образом, цель данной работы – это изучить необходимость и обоснованность применения теплоизоляционной штукатурки. Объект изучения – состав и эффективность теплоизоляционной штукатурки. Так стало известно, что штукатурка «EPS UMKA» улучшают теплоизоляционные свойства стен и, как следствие, снижают расход энергии на отопление в тепловой фазе использования ограждающих конструкций. Также чистый экологический эффект, связанный с использованием теплоизоляционной штукатурки, является положительным через 2-5 лет, в зависимости от используемого источника тепла, в то время как для цементной штукатурки он достигает 30 лет при использовании электрического котла.
Ключевые слова: энергоэффективность, теплоизоляционная штукатурка, технология, внутренние стены, теплопроводность.
Введение
Энергоэффективность многих существующих ограждающих конструкций неприемлема. Теплоизоляция (термомодернизация) ограждающих конструкций становится «большим потенциалом» для снижения конечного потребления энергии в строительной отрасли. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций возможно, в частности, за счет использования теплоизоляционных материалов. Другой путь - применение материалов с фазовыми изменениями или активных теплоизоляторов. Штукатурка играет важную роль в строительном секторе. Она обеспечивает защиту наружных стен от воздействия погодных условий, например, дождей. Она также становится защитой от воздействия внутренних условий, например, водяного пара. Кроме того выполняет эстетическую функцию. В данной обзорной статье представлен анализ энергоэффективности ограждающих конструкций из трехслойных блоков с использованием теплоизоляционной штукатурки (внутренней). Таким образом, цель данной работы – это изучить необходимость и обоснованность применения внутренней теплоизоляционной штукатурки для большой энергоэффективность ограждающих конструкций из трехслойных блоков.
Материалы и методы
В статье использовались следующие методы исследования: анализ методологических основ профессиональной деятельности строителей, исследователей и ученых в области изучения конструкций зданий, а также применения строительных материалов; изучение имеющегося экспериментального опыта использования теплоизоляционной штукатурки.
Штукатурка «EPS UMKA» обладает механическими свойствами, сравнимыми с цементной штукатуркой, однако имеет гораздо меньшую плотность и характеризуется очень хорошей адгезией (рисунок 1).
Рисунок 1. Теплоизоляционная штукатурка «EPS UMKA»
На основе представленных характеристик теплопроводность «EPS UMKA» составляет 0,015 Вт/мК при 0°C. Особенностью этого продукта является то, что довольно тонкое гибкое полотно (толщина 10 мм) подходит для узких изгибов и ограниченных внутренних пространств (стены), а теплопроводность в 2-2,5 раза ниже, чем у традиционных теплоизоляционных материалов. Так штукатурка может применяться в различных областях благодаря соотношению веса, теплоизоляции и звукоизоляции, которые выше, чем у традиционных штукатурок. Кремниевые гранулы используются в качестве наполнителя, который способствует снижению веса, повышению тепло- и звукоизоляции, а также улучшению огнестойкости. Штукатурка содержит более 80% гранул кремния по объему и могла ложиться на стены их трехслойных блоков с помощью обычных шпателей. На строительной площадке продукт смешивают с водой, чтобы получить вязкую пасту, пригодную для нанесения, которое может осуществляться путем распыления. С.Ю. Лебедев проводил эксперимент с помощью программ «WUFI» и «EnergyPlus», где было произведено численное моделирование на предмет энергоэффективности теплоизоляционных штукатурок. Результаты показывают, что при нанесении штукатурки на внутреннию поверхность неутепленной стены из трехслойных блоков значительно снижается риск увлажнения [1]. Из-за потенциальной возможности использования штукатурки на основе кремния в ограждающих конструкциях. Также теплопередача через ограждающие конструкции из трехслойных блоков может быть значительным источником потери энергии в здании, особенно при недостаточной теплоизоляции. Это имеет важные последствия для конструктивных характеристик облицовочной системы и ее взаимосвязи с другими конструктивными элементами. Кроме того при использовании трехслойных блоков для ограждающих конструкций необходимо учитывать следующий ряд факторов:
- пенополистирол обладает низкой паропроницаемостью. В помещении может возникнуть «парниковый эффект», поэтому необходимо обеспечьте хорошую принудительную вентиляцию;
- во время строительства ограждающих конструкций важно убедиться, что трехслойные блоки плотно прилегают друг к другу. При укладке между соседними блоками часто остаются небольшие зазоры. Поэтому необходимо обработатывать монтажной пеной каждый блок. Из-за этого стоимость строительства будет выше, однако энергоэффективность конструкции оправдает затраты;
- стены требуют обязательной внутренней отделки теплоизоляционной штукатуркой. Кроме того шпаклевка легко скроет неровности.
Результаты и обсуждение
Теплоизоляционные штукатурки могут представлять собой хороший компромисс между потребностями сохранения и повышения энергоэффективности в ограждающих конструкциях из трехслойных блоков. Благодаря простоте установки и обратимости, они подходят для применения на неровных стенах, неквадратных поверхностях и криволинейных участках. Они позволяют создать непрерывный теплоизоляционный слой, заполняя зазоры и неровности уже существующей стены.
Рисунок 2. Процесс нанесения теплоизоляционной штукатурки на стену
Так теплоизоляционная штукатурка в основном предназначена для устранения тепловых мостов и, следовательно, ограничения роста плесени путем смещения точки конденсации паров на поверхности стены для обеспечения стабильности температуры. Этот фактор повышает теплотехнические характеристики ограждающих конструкций здания и обеспечивает дополнительные преимущества, такие как улучшение качества воздуха в помещении за счет уменьшения количества спор и плесени во внутренней среде (рисунок 3). При строительстве ограждающих конструкции также необходимо обеспечить зазор в ¼ сантиметра между пенопластом и существующей стеной из трехслойных блоков путем установки опорных плит в стяжки, которые могут быть использованы в качестве дренажной системы для любой проникающей воды за слой изоляции [2]. Наконец, поверх слоя теплоизоляционной штукатурки легко установить различные виды сайдинга.
Трехслойные блоки относятся к современным энергосберегающим материалам, представленным на строительном рынке, которые отличаются не только отличными теплозащитными свойствами, но и высокой прочностью, морозостойкостью, экономичностью, долговечностью при относительно небольшом весе. Ограждающие конструкции собираются как конструктор из стандартных трехслойных блоков, каждый из которых имеет свое назначение. Фасадные швы затираются плиточной затиркой под цвет лицевого фактурного слоя. Чтобы не повредить поверхность блоков при монтаже, используют резиновую киянку. Перед началом строительства проводится точный расчет необходимого количества блоков различной конфигурации. Также трехслойныеблоки укладываются на слой специализированного клея с толщиной слоя около 2-4 мм.
Энергетическая модернизация систем ограждающих конструкций зданий не ограничивается добавлением изоляционного материала. Например, при подходе к энергетической модернизации «поверх покрытия», модернизация заключается в добавлении изоляции и создании над ней пространства для вентиляции. Существуют и менее традиционные материалы, используемые при энергетической модернизации зданий. С.Д. Козлов, В.Г. Коридзе изучали применение 10-сантиметровых изоляционных слоев из тростника поверх теплоизоляционной штукатурки. В этом исследовании также использовалась инновационная плиточная система, которая имеет на 15% более высокий коэффициент отражения, но при этом имеет такой же визуальный вид [3]. Так в зависимости от расположения здания, существующих систем ограждающих конструкций, климатической зоны и т.д., энергетическая модернизация может быть сосредоточена на различных компонентах. Могут быть предложены сборные панели с изменяемой формой, включая однослойный XPS с поверхностной отделкой и теплоизоляционная штукатурка «EPS UMKA», покрытую текстильным армированным раствором (TRM). Эти теплоизоляционные продукты могут применяться как на внешних, так и на внутренних поверхностях, но программные модели, показывают, что использование внутренней изоляции имеет на 8% лучшие энергетические характеристики, в то время как внешняя теплоизоляция приводит к 50% меньшим инвестиционным затратам и меньшему сроку окупаемости [4]. Помимо этого, также важна концепция тепловой инерции. Разница между тепловой инерцией и теплоизоляцией заключается в том, что тепловая инерция замедляет изменения температуры, поглощая тепловую энергию для последующего использования (высвобождения), в то время как теплоизоляция замедляет теплопередачу, не накапливая тепловую энергию. В результате изменения температуры внутри материалов с тепловой инерцией более значительны. Умные материалы, такие как материалы с изменением фазы (PCM), обладают тепловой инерцией и могут быть использованы для этой цели. PCM активируется, когда температура достигает определенного уровня (обычно между 23°С и 26°С), что означает, что PCM претерпевает фазовый переход, поглощая тепло [5]. Фазовый переход может быть из твердого тела в твердое, твердое тело-газ, твердое тело-жидкость или жидкость-газ. Противоположный фазовый переход происходит, когда температура окружающей среды достигает заданного значения, которое обычно является ночной температурой.
Рисунок 3. Схема движения влаги и пара при теплоизоляционной штукатурке
Установка продукта на внутренней поверхности наружных стен будет поддерживать температуру поверхности более теплой в зимнее время, позволяя снизить заданную температуру отопительных систем на 1°C или 2°C. Снижение рабочей температуры во время отопительного сезона приведет к снижению энергопотребления здания на 13% [5]. Тем не менее, финишное термопокрытие будет пригодно для применения внутри помещений в ограждающих конструкциях и будет дополнять установку внутренней высокоэффективной изоляционной штукатурки.
Вильям Н.Х. проводел экспериментальное исследование эффективности теплоизоляционной штукатурки в 2020 году на основе зданий в малом городке Торпа. Выбранное здание представляет собой многоквартирный дом, расположенный в жилом районе в восточной части Гетеборга. Так здания в Торпе страдают от целого ряда проблем, таких как плохой тепловой комфорт по мнению жильцов, повреждение влаги в ограждающих конструкциях, например, рост плесени и высокое энергопотребление по сравнению с требуемыми значениями в строительных нормах. Здания вентилируется с помощью естественной вентиляции, а для системы отопления используется централизованное отопление. Температура в помещении установлена на уровне 21◦C. На основе моделирования, проведенного в работе, наименьшее энергосбережение до примения теплоизоляционной штукатурки составило 28 кВтч/м2 и наибольшее после примения штукатурки в 48 кВтч/м2 стены, соответственно, а средний коэффициент U всех оштукатуренных многоквартирных домов оценивается в 0,4 Вт/м2, что примерно на 40% выше, чем предполагаемый коэффициент U наружных стен в эталонном здании [6]. Это означает, что реконструкция всех этих зданий с помощью теплоизоляционной штукатурки теоретически приведет к более высокой экономии энергии.
Таким образом, для соединения стен с элементами ограждающих конструкций не использовались механические соединения. Каждый кладочный трехслойный блок имел собственный вес в 5,1 кг, процент пустотности 75% и термическое сопротивление в 0,57 и 2,54 м2 [7]. Для строительства ограждающих конструкций используется традиционный раствор класса M5. Что касается теплоизоляционной штукатурки, то она толщиной 1 см должна быть нанесена на внешнюю поверхность стены и частично на элементы RC (15 см над каждым элементом). Также была выбрана двунаправленная стекловолоконная армирующая сетка с матрицей 17,1×17,1 мм2, весом 191 г/м2 и максимальной конечной деформацией 3,4%. После этого поверх штукатурки должны быть наложены пять вертикальных полос внахлест друг на друга. Длина нахлеста между каждой вертикальной полосой составляет 15 см [8]. Так после закрепления всех плит используется пластиковые соединители для дополнительного крепления плит к стене и поверхности рамы.