4.7. Изменение средней температуры внутренней поверхности различных утеплителей за период наблюдений:
1 – минеральная вата с ветрозащитой; 2 – экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС®; 3 – минеральная вата без ветрозащиты
Для оценки количественных показателей затрат тепла на отопление каркасно-щитового дома согласно [37] был проведен расчет удельного расхода тепла на отопление здания за рассмотренный период в пересчете на один квадратный метр полезной площади. При выполнении расчетов были приняты следующие допущения: все ограждающие конструкции здания утеплены одинаковыми материалами; бытовые выделения тепла и тепло от инсоляции через светопрозрачные конструкции в расчете не учитывались. По полученным данным были определены технико-экономические показатели применения различных теплоизоляционных материалов, считая, что количество градусосуток отопительного периода для Тамбовской области равно 4800 °С·сут, стоимость кВт·ч электроэнергии 2,95 р. Результаты расчетов приведены в табл. 4.2.
В данной таблице Qh – количество потерь тепла для рассматриваемого здания за период наблюдений, qh – удельный расход тепла на отопление здания за рассмотренный период, Qhуд – удельные потери тепла на один квадратный метр полезной площади в пересчете на весь отопительный период.
Изначально при расчете фактического сопротивления теплопередаче стен с утеплителем из экструзионного и беспрессового пенополистирола было принято решение не учитывать сопротивление воздушной прослойки и наружной обшивки из ЦСП, исходя из предположения, что зазоры между облицовочными плитами подогнаны плохо и воздушная прослойка является вентилируемой. Однако проведенные испытания показали, что это не совсем верно.
Из рисунка 4.7 видно, что температура внутренней поверхности стены, утепленной ПЕНОПЛЭКС®, немного выше температуры стены с минватными плитами. Согласно работе [33], чем выше температура внутренней поверхности ограждения, тем больше его термическое сопротивление.
| Вид утеплителя | Толщина утеплителя, мм | Qh, кВт·ч | qh, кДж/(м2·°С·сут) | Qh уд, МДж/м2 | Стоимость электроэнергии на отопление, р./(м2·год) |
| Расчетные значения | |||||
| Минеральная вата | 150 | 25,88 | 211,25 | 1014 | 837,56 |
| ПЕНОПЛЭКС® 35 | 100 | 29,06 | 237,26 | 1138,85 | 940,69 |
| ПЕНОПЛЭКС® 35* | 100 | 25,95 | 211,78 | 1016,56 | 839,68 |
| ПЕНОПЛЭКС® 35 | 150 | 21,75 | 177,5 | 852 | 703,75 |
| ПСБ-С-15 | 100 | 37,03 | 302,26 | 1450,85 | 1198,40 |
| ПСБ-С-15* | 100 | 31,58 | 257,79 | 1237,39 | 1022,09 |
| Фактические измерения | |||||
| – // – | – // – | 41,6 | 339,56 | 1629,89 | 1346,29 |
| * – с учетом коэффициента k = 0,3. | |||||
Выполненные нами расчеты показали, что расчетное сопротивление теплопередаче стены, изолированной минватой, на 14% выше, чем у стены с ПЕНОПЛЭКС®. Это противоречит вышесказанному. Возможно, полное исключение воздушной прослойки и облицовки при расчете термического сопротивления каркасно-щитового ограждения является некорректным. Вклад этих слоев в общее сопротивление конструкции следует учитывать поправочным коэффициентом.
В таблице 4.3 приведены подробные данные по температуре внутренней и наружной поверхностей стен с различными видами утеплителя за период проведения замеров энергозатрат на отопление здания. Расчет удельного расхода тепла на отопление также производился из метеорологических условий, наблюдавшихся за этот период.
Если учесть, что теплофизические свойства утеплителя характеризуются разницей температур на его поверхностях [34], то, анализируя полученные данные, назначаем коэффициент k = 0,3, который будем использовать для учета наличия дополнительных утепляющих факторов. Данный коэффициент получен из предположения, что при приблизительно равных температурах внутренней поверхности стены должны обладать аналогичными сопротивлениями теплопередаче, которые в свою очередь характеризуются разницей температур на противоположных поверхностях стены. Тогда отличие между разницей температур для стен, утепленных минераловатными плитами и ПЕНОПЛЭКС®, обуславливается вовлечением в работу воздушной прослойки и внешней обшивки. Коэффициент k определяли по пропорциям.
| Конструкция и вид утеплителя | Температура вблизи внутренней поверхности, °С | Температура вблизи внешней поверхности, °С | Разница температур, °С |
| Стена, минвата с пленкой | 21,61 | 8,36 | 13,25 |
| Стена, ПЕНОПЛЭКС® | 22,20 | 12,26 | 9,94 |
| Стена, минвата без пленки | 22,29 | 10,21 | 12,08 |
| Потолок, минвата | 23,25 | 9,52 | 13,73 |
| Пол, ПЕНОПЛЭКС® | 18,93 | 10,60 | 8,33 |
Также были проведены замеры фактических энергозатрат с пересчетом их на стоимость отопления квадратного метра в год (табл. 4.2). Превышение фактических значений над расчетными объясняется принятыми при расчетах допущениями. Так, например, потери через цокольное перекрытие рассчитывались как для наружной стены. Однако из табл. 4.3 видно, что потери через данную поверхность значительно больше.
В целом по данной работе можно сделать вывод, что использование экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® вместо минераловатных плит позволяет при одинаковой толщине утеплителя сэкономить до 134 р. с одного квадратного метра отапливаемой площади в год, что соответствует снижению расходов на 15%. Теплофизические свойства ПЕНОПЛЭКС® позволяют снизить толщину применяемых плит утеплителя на треть (со 150 до 100 мм) с сохранением уровня расходов на энергоносители и степени тепловой защиты здания. В дальнейшем представляется целесообразным провести исследования по оптимизации конструктивных решений ограждений с использованием экструдированного пенополистирола. Одним из возможных путей является повышение коэффициента вовлечения воздушной прослойки путем постановки ветрозащитной пленки. Однако такое решение требует отдельной проработки и анализа [38].