Сравнительный анализ эффективности применения утеплителей в каркасном домостроении

В последнее время энергоэффективные индивидуальные дома, возводимые по каркасной технологии, получают все большее распространение

15.08.2016

С целью предварительного выбора утеплителя, наиболее подходящего для каркасных домов, был проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств теплоизоляционных плит из минеральной ваты, беспрессового и экструзионного пенополистирола. Для этого в течение отопительного периода проводились натурные испытания построенного в г. Тамбове в 2013 году экспериментального каркасного дома площадью 9 кв. метров, аналогичного представленному на фотографии, отапливаемого масляным радиатором с термостатом за счет электроэнергии, расход которой учитывался с помощью счетчика.

экспериментальный дом.jpg

Ограждающие конструкции дома представляют собой панели, состоящие из деревянного каркаса, внутренней обшивки из листов гипсовой штукатурки пароизоляционной пленки, утеплителя и внешней обшивки из декоративных цементно-стружечных плит. В качестве теплоизоляционных материалов применялись плиты экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС 35, плиты беспрессового пенополистирола ПСБ-С М15 минераловатные плиты П-75 с наружной гидроветрозащитной пленкой и без нее. Требуемая толщина утеплителей определялась теплотехническим расчетом и составила для пенополистирольных плит 100 мм, для минераловатных — 150 (3 х 50) мм.
В ходе испытаний исследовался температурно-влажностный режим самих утеплителей и помещения. На основе результатов натурных испытаний авторами проводился анализ влажностного режима эксплуатации указанных утеплителей. Отмечается, что на содержание влаги в теплоизоляционном материале оказывает влияние не только его строение, но и конструктивное решение ограждения. 

Таблица 1. Средние за 10 дней отопительного периода значения температур на внутренней и внешней поверхностях теплоизоляционных слоев

Тип ограждения и материал утепления

Температура вблизи внутренней поверхности,

Температура вблизи внешней поверхности,

Разница температур, °С

Относительная разность температур, пС/см

Стена, минватные плиты с гидроветрозащитной пленкой

21,61

8,36

13,25

0,88

Стена, плиты ПЕНОПЛЭКС®

22,2

12,26

9,94

0,99

Стена, минватные плиты без гидроветрозащитной пленки

22,29

10,21

12,08

0,81

Потолок, минватные плиты

23,25

9,52

13,73

0,92

Пол, плиты ПЕНОПЛЭКС®

18,93

10,6

8,33

0,83


Наличие гидроветрозащитной пленки в стенах, утепленных минераловатными плитами без воздушного зазора, способствует накоплению влаги а значит, снижению их теплотехнической эффективности. При этом наибольшее значение влажности наблюдалось у первого со стороны помещения слоя плит. Влажность беспрессового пенополистирола ПСБ-С М15, макроструктура которого характеризуется высоким содержанием межгранульных пустот, имела максимальное из рассматриваемых материалов значение. Экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС® с однородной замкнутой мелкоячеистой структурой отличается наименьшим накоплением влаги что, безусловно, повышает эффективность его применения в каркасном строительстве.

Таблица 2. Значения коэффициентов теплопроводности теплоизоляционных материалов, определенные на разных этапах эксплуатации каркасного дома

Материал

Значения коэффициента теплопроводности, Вт/(м-°С)

Исходные (2013 г.)

Исходные (2013 г.)

Через 3 года эксплуатации (2016 г.)

Минватные плиты с гидроветрозащитной пленкой

0,04

0,04

0,04

Минватные плиты без гидроветрозащитной пленки

0,04

0,04

0,04

Плиты ПСБ-С М15

0,04

0,05

0,05

Плиты ПЕНОПЛЭКС®

0,03

0,03

0,03


Известно, что теплоизоляционные свойства утеплителя характеризуются разницей температур на его поверхностях при эксплуатации. Представленные результаты измерения температур показывают, что наибольшей теплотехнической эффективностью обладает теплоизоляционный слой из плит экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®. Выполненный на основе полученных в ходе натурных испытаний данных расчет энергоэффективности ограждающих конструкций с различными утеплителями показал, что, в отличие от минераловатных плит П-75 и беспрессового пенополистирола ПСБ-С М15, теплоизоляция из экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® позволяет снизить финансовые расходы на отопление на 15% в год. Несмотря на преобладающую стоимость экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®, утепление им каркасного дома имеет наибольший экономический эффект.

Это объясняется высокой энергоэффективностью и максимальной долговечностью, позволяющей сократить количество вынужденных ремонтов. С целью исследования стабильности теплоизоляционных свойств рассматриваемых материалов во времени в рамках натурных испытаний проводилось определение значений коэффициента теплопроводности. Полученные данные показывают стабильность теплофизических характеристик пенополистирольных плит ПЕНОПЛЭКС®. Приведенные в данной статье результаты лабораторных и длительных натурных испытаний широко распространенных теплоизоляционных материалов позволяют сделать вывод о том, что наибольшей эффективностью применения в каркасном домостроении характеризуются плиты экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®. 
Авторы: Виктор Ярцев — д.т.н, профессор, заведующий кафедрой «Конструкции зданий и сооружений» Тамбовского государственного технического университета    Александр Мамонтов — ассистент кафедры «Конструкции зданий и сооружений» Тамбовского государственного технического университета