X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

На текущий момент актуальным является вопрос эффективности энергосбережения зданий, особенно в холодных регионах России. Одним из путей решения столь важной проблемы является применение современных качественных энергосберегающих технологий и теплоизоляционных материалов при возведении наружной оболочки здания. В настоящее время на российском рынке строительных материалов имеется большой выбор материалов для теплоизоляции зданий. Одним из таких инновационных материалов является тепло - звукоизоляционное пеностекло.

Актуальность поиска инновационных строительных материалов и технологий продиктована различными политическими событиями , происходящими в мире, так как очень остро стало решение проблемы обеспечения жильем людей, оказавшихся в сложной жизненной ситуации (беженцы, пострадавшие от вооруженных конфликтов). Особенно остро эта проблема стоит на юге России в Ростовской области, принявшей 100 тысяч беженцев из Украины.

Пеностекло обладает уникальной совокупностью свойств, делающих его применение практически безальтернативным при решении традиционных задач создания тепло- и звукоизоляции в промышленном, строительном и жилищно-коммунальном комплексах, а также в сельском хозяйстве и индивидуальном строительстве[1]. Задачи строительной отрасли эффективно решаются применением пеностекла при возведении высотных зданий, реставрации зданий-памятников архитектуры, создании звуко- и теплоизоляции больших по площади и сложных по геометрии эксплуатируемых кровель, создании теплоизоляционных конструкций в зданиях эксплуатируемых в сложном температурно-водном режиме, теплоизоляции коммуникаций зданий и др. Пеностекло имеет самый высокий класс пожаробезопасности и огнестойкости среди всех классических строительных теплоизоляционных материалов.

Уникальное сочетание свойств пеностекла (низкая теплопроводность и высокая морозоустойчивость, низкая плотность материала при высокой прочности и долговечности, не горючесть и высокая адгезия, химическая инертность и экологическая безопасность и др.) позволяет применять этот материал достаточно широко.

Краткий обзор российского рынка производителей пеностекла за последние годы показывает, что его объем составляет 54-55 тыс. м³ [2,3] , можно сделать заключение, что основные российские производителе пеностекла выпускают, в общем, схожую продукцию по показателю «цена-качество», но у каждой компании есть свои «преимущества» перед конкурентами, связанные с ассортиментом товаров. Общая тенденция на рынке производства пеностекла в России сводится к увеличению объема производства стеклянного гранулята за счет переработки бытовых стектоотходов (стеклянного боя и прочего). В этом тенденция Российского рынка сходна с тенденциями рынка производства и переработки экологичных материалов стран Евросоюза.

Для уменьшения затрат в процессе строительства, а также для увеличения энергоэффективности здания следует выбрать современный, экологичный материал, которым является пеностекло. Практическое отсутствие мостиков холода в ограждающих конструкциях вследствие клеевого крепления пеностекла также повышает теплозащитные свойства оболочки здания.

Существует несколько видов пеностекла. Наиболее известные - пеностекольный гравий, плитное пеностекло и пеностекольный щебень. Для них был произведен расчет толщины требуемой теплоизоляции. В качестве климатического района выбрана Ростовская область (Ростов-на-Дону).

Расчет толщины теплоизоляционного слоя конструкции с утеплением пеностеклом для Ростова-на-Дону (климатический район III B) [4,5].

Данные для расчета толщины теплоизоляционного слоя конструкции с утеплением пеностеклом для климатических условий Ростова-на-Дону» приведены в таблице 1.

Таблица 1. Расчет толщины теплоизоляционного слоя конструкции с утеплением пеностеклом для климатических условий Ростова-на-Дону»

Материал утеплителя	Тип здания	Конструкция	Требуемая толщина теплоизоляции, мм
Пеностекольный гравийНасыпная плотность 130 кг/м3Коэфф. теплопроводности 0.054 Вт/(м·К)	Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	Наружные стены (утепление стен засыпкой, сэндвич-панели)	130
		Покрытия (утепление крыш, подвалов)	200
	Производственные с сухим и нормальным режимами	Наружные стены (утепление стен засыпкой, сэндвич-панели)	80
		Покрытия (утепление крыш, подвалов)	120
Плитное пеностеклоПлотность 160 кг/м3Коэфф. теплопроводности 0.062 Вт/(м·К)	Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	Наружные стены (утепление стен засыпкой, сэндвич-панели)	150
		Покрытия (утепление крыш, подвалов)	230
	Производственные с сухим и нормальным режимами	Наружные стены (утепление стен засыпкой, сэндвич-панели)	100
		Покрытия (утепление крыш, подвалов)	140
Пеностекольный щебеньНасыпная плотность 120 кг/м3Коэфф. теплопроводности 0.064 Вт/(м·К)	Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	Наружные стены (утепление стен засыпкой, сэндвич-панели)	160
		Покрытия (утепление крыш, подвалов)	240
	Производственные с сухим и нормальным режимами	Наружные стены (утепление стен засыпкой, сэндвич-панели)	100
		Покрытия (утепление крыш, подвалов)	140

В качестве расчетной модели выбран жилой дом с экспуатируемой кровлей ( это актуально в связи с изменяющимися тенденциями на рынке недвижимости).В качестве расчетных схем выбраны два варианта конструктивного решения ограждающих конструкций – внешней стены и эксплуатируемой кровли. В качестве утеплителя выбрано насыпное пеностекло (Гранулы пеностеклаSAITAX ® насыпная звуко- теплоизоляция ТУ 5914-001-53933176-2011,ТУ 5914-001-53933509-2011). Армирующие скобы- Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81). Расчет толщины утеплителя был сделан по следующим данным:

Назначение здания - жилое

Расчетная температура внутреннего воздуха tв=20 °С

Относительная влажность внутреннего воздуха φ_в =55%

Место строительства - город Ростов-на-Дону.

Средняя температура отопительного периода t_от = -0,1 °С

Продолжительность отопительного периода z_от =166

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_Н – -19^оС

Температура воздуха: средняя по месяцам и за год

Таблица 2. Температурный режим для г. Ростова-на-Дону

Город

Зона влаж- ности

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, ºС, обеспе- ченностью 0,92

Продолжительность, сут, и средняя температура, ºС, периода со среднесуточной температурой воздуха

Максималь- ная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с

≤ 0 ºС

≤ 8 ºС

≤ 10 ºС

Прод- ть

Темп- ра

Прод- ть

Темп- ра

Прод- ть

Темп- ра

Ростов-на-Дону

Сух.

-19

97

-2,8

166

-0,1

182

0,7

4,8

Таблица 3. Температурно-влажностный режим для г. Ростова-на-Дону

Город	Температура, ºС / Парциальное давление водяного пара, гПа
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Ростов-на-Дону	-3,8 4,0	-2,9 4,3	2,2 5,4	10,8 8,1	16,8 11,1	20,8 14,5	23,2 16,0	22,3 14,9	16,6 11,6	9,6 8,7	3,3 6,9	-1,5 5,2	9,8 9,2

Конструктивное решение наружной конструкции представлено в таблице4:

Таблица 4. Ограждающие конструкции здания

Ограждающая конструкция	№ слоя	Материал	Плотность ρ, кг/м3	Толщина слоя δ, м
1	3	4	5	6
	1	Кирпичная кладка стены	1800	0,25
	2	Гранулированное пеностекло	250
	3	Скобы	7850	-
	4(1)	Кирпичная кладка стены	1800	0,25
	1	Кровельное покрытие (плитка)	1800	0,01
	2	Бетонная стяжка	2400	0,08
	3	Гранулированное пеностекло	250
	4	Железобетонные плиты	2500	0,10
	5	Промазка швов бетоном	2400	-

Определение нормируемого сопротивления теплопередаче производимпо формуле:.

_,

где mp - коэффициент, учитывающий особенности региона строительства, в расчете принимается равным 1.

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) рассчитываются по формуле

ГСОП = (t_в – t_от)· z_от ,

Для данных г.Ростова ГСОП=3336,6 °С · сут. Требуемое сопротивление теплопередаче определяется по формуле

= a · ГСОП + b , м²· °С/ Вт

Для наружной стены жилого здания в Ростове получили значение=2,56781 м²· °С/ Вт, а для кровли : =3,8683 м²· °С/ Вт

Решение задачи определения необходимой толщины слоя утеплителя осуществляется из условия равенства фактического сопротивления теплопередаче ограждения нормативному значению.

,

Толщину теплоизоляционного слоя определяли по формуле

=+ .

,

По результатам проведенных расче тов толщина теплоизоляционного слоя материала утеплителя - слоя пеностекла оказалась для стены = 0,11 м, для кровли - =0,23 м

Из проведенного расчета можно сделать вывод о том, что даже для самой простой конструкции стены (кирпич-пеностекло-кирпич) толщина слоя пеностекла составляет 0,11 м , что намного меньше , чем ,например, минераловатного утеплителя (0,2 м – по 0,1 м в два слоя). Для конструкции эксплуатируемой кровли толщина слоя пеностекла составляет 0,23 м, для экструдированного пенополистирола-0,25м. Важным фактором является воздушная прослойка, возникающая в слое гранулированного пеностекла - она помогает уменьшить теплопроводность слоя, в отличие от минеральной ваты и экструдированного пенополистирола.

В отличие от своих конкурентов, пеностекло негорючий, экологически чистый материал. А использование насыпного пеностекла позволяет увеличить темпы строительства (простота создания слоя утеплителя),что актуально про нынешних экономических условиях. Пеностекло отвечает всем современным требованиям к качествам теплоизоляционных материалов.

Использование пеностекла в качестве верхнего слоя утепления кровли позволяет снизить стоимость утепления кровли. Срок службы равен сроку службы несущих конструкций здания (до 100 лет) что позволяет экономить издержки на эксплуатацию.

Список литературы

СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Актуализированная редакция СНиП 23-01-99

СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003

Комкова А.В., Рачинская М.П. Пеностекло и его применение в России // Современные научные исследования и инновации. 2012. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2012/05/12937 (дата обращения: 20.09.2015)

Кетов А. А. ,Толмачев А.В. Пеностекло – технологические реалии и рынок // Строительные материалы, 2015. № 1(721),

Ватин Н.И., Горшков А.С., Глумов А.В. Влияние физико-технических и геометрических характеристик штукатурных покрытий на влажностный режим однородных стен из газобетонных блоков // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 1. С. 28-33.

Кетов А. А. ,Вайсман Я. И. Воздействие на окружающую среду и перспективы переработки стеклобоя / Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2011. № 4

Код для цитирования: Скопировать