Теплопроводность кирпича и пеноблока: Теплопроводность пеноблока разных марок, сравнение с деревом, кирпичом и газобетоном

Теплопроводность пеноблока разных марок, сравнение с деревом, кирпичом и газобетоном

Пенобетон появился в распоряжении застройщиков сравнительно недавно и сразу вызвал к себе большой интерес, что объясняется его пористой структурой. Он не впитывает влагу, имеет небольшой вес и высокую прочность. В построенном из пеноблоков здании всегда будет присутствовать оптимальный микроклимат. Теплопроводность материала гарантирует снижение затрат на обогрев помещений.

Термическое сопротивление конструкции из ячеистых плит успешно справляется с передачей тепла от нагретых предметов к более холодным. Характеристика энергии определяется количественной единицей потока, проходящего сквозь поверхность заданной толщины за установленное время, что применяется при расчете разных профильных изделий.

Теплопроводность пенобетона зависит от структуры, то есть чем больше количество пустот в заданном параметре, тем выше свойство. На показатель наличия воздуха в порах влияет плотность. Правильная геометрическая форма поверхностей блоков обеспечивает уменьшение зазоров при их сборке. Чтобы стена имела монолитный вид, промежутки не должны превышать 2-3 мм. Расстояние большего размера станет причиной сырости основания.

При расчете коэффициента теплопереноса, необходима информация о плотности. Параметр обозначают буквой D с различными цифровыми значениями: при маркировке D800, кубометр пенобетона весит 800 кг.

Теплопроводность по видам

Чтобы выяснить необходимые параметры, следует учитывать подразделение на типы, в зависимости от плотности и предназначения. Теплопроводность различных марок пеноблоков в таблице:

ВидПредназначениеМаркаКоэффициент теплопроводности
КонструктивныйФундаменты, подвалы, подземные гаражи, несущие стеныD1000, D1100, D12000,30-0,40 Вт/м°С
Конструктивно-теплоизоляционныйПерегородки и несущие стеныD500, D600, D700, D800, D9000,15-0,30 Вт/м°С
ИзоляционныйКонтур стенD300, D350, D400, D5000,10-0,14 Вт/м°С

В микроячейках пенобетона жидкость находится в закрытом состоянии и не преобразуется в лед даже при очень сильном холоде. Показатель морозостойкости составляет 15, 35, 50, 75 единиц соответственно для марок D600, D700, D800, D1000. Плотность напрямую связана с коэффициентом передачи тепла и несущими свойствами. Поэтому оптимальным вариантом, при возведении монолитных перекрытий с обустройством армопояса, считается конструкционно-изоляционный вид. В многослойных сооружениях пенобетон используют в качестве контурной оболочки.

Сравнительные характеристики

Основной вопрос, который возникает у застройщика при планировании: как определиться с выбором материала, ведь необходимо учесть свойства, затраты на обработку и монтаж. Для этого можно сопоставить некоторые особенности разных видов:

1. Самым ценным качеством дерева является экологичность. Пеноблоки в этом не уступают, так как содержат натуральные компоненты в своем составе. Благодаря воздушным порам в структуре, происходит естественная регулировка влажности. Кроме того, деревянные дома уступают в скорости постройки. Так как пенобетон имеет большую плотность, он эффективнее сохраняет микроклимат в помещении.

2. При высоком показателе передачи тепла кирпича он в три раза уступает ячеистым блокам. Если сравнить морозостойкость данных материалов, для возведения жилья из пенобетона потребуется уложить один слой, а стены из кирпича строят двойной толщины.

3. Газобетон – это пористый материал, пустоты в котором открыты и сформированы немного иначе, так как технология производства имеет свои особенности. Плотность пенобетона выше, что влияет на теплопроводность. В вопросе экологичности газобетон также проигрывает из-за имеющегося в его составе алюминия.

Теплоизолирующие свойства пеноблоков зависят от формирования внутренних ячеек. Чем больше пор, тем лучше микроклимат помещения. Важно учитывать геометрические параметры, чтобы при строительстве дома не допускать холодных мостиков, которые влияют на потерю энергии.

Теплопроводность пеноблока разных марок, от чего зависит, расчет толщины стен

Пенобетон – это строительный блочный ячеистый материал. Именно благодаря порам, он обладает низким коэффициентом теплопроводности. Получается пористая структура в результате добавления в раствор пенообразующего компонента. От его объема зависит количество ячеек в пенобетоне. Чем их больше, тем меньше он проводит тепло. Низкий коэффициент теплопроводности достигается за счет наличия в ячейках воздуха, а он, в свою очередь, имеет самое меньшее значение теплопередачи.

Что такое теплопроводность?

Эта характеристика показывает, какое количество тепла передает материал за определенное время. Влияет на эту величину плотность пенобетона и влажность.

Теплопроводность различных марок пеноблоков сильно отличается, так как они имеют разную структуру. Изготавливается пенобетон трех видов:

  • конструкционный;
  • теплоизоляционный;
  • конструкционно-теплоизоляционный.

Конструкционные пеноблоки являются самыми плотными и содержат наименьшее количество пор с воздухом. Поэтому они имеют самый высокий коэффициент теплопроводности – 0,29-0,38 Вт/м·К. Такие пеноблоки используются для строительства фундаментов и несущих конструкций. Но так как они довольно-таки сильно проводят тепло, то требуется дополнительная отделка утепляющими материалами. Выпускаются марок Д900-Д1200.

Теплопроводность пенобетона конструкционно-теплоизоляционного типа несколько ниже. Они обладают как хорошей прочностью, так и оптимальным показателем теплопередачи – 0,15-0,29 Вт/м·К. Именно эти пеноблоки чаще всего применяются в частном домостроительстве для возведения несущих стен и перегородок. Производятся марок Д500, Д600, Д700 и Д800.

Теплоизоляционные пеноблоки имеют наилучший коэффициент теплопроводности – 0,09-0,12 Вт/м·К. Но из-за большого количества пустых ячеек, они обладают слабой прочностью, поэтому их не применяют для строительства, а только в качестве теплоизоляции уже отстроенного сооружения. Производятся марок Д300-Д500.

Чтобы не снизить коэффициент теплопроводности блоков пенобетона, для кладки используется не цементно-песчаный раствор как для обычных кирпичей, а специальный клей. Толщина шва не должна быть больше 2-3 мм. Иначе в местах швов образуются мостики холода, и через них будет уходить немалая часть тепла. Таким же образом проводится монтаж газоблоков.

Чтобы кладка была ровной, а швы одинаковыми, следует приобретать качественные пеноблоки с ровными гранями. Такой материал изготавливается известными и крупными производителями. Если проводить кладку из пеноблоков разных размеров и форм, швы не получатся одинаковой толщины. В итоге конструкция будет сильнее терять тепло.

Теплопроводность блоков пенобетона разных марок:

Марка Коэффициент теплопередачи
Д350 0,09
Д400 0,10
Д500 0,12
Д600 0,14
Д700 0,18
Д800 0,22
Д900 0,25
Д1000 0,29

Пенобетон в сравнении с газобетоном имеет несколько лучшую теплопроводность. Но это относится только к пеноблоку теплоизоляционного типа. Показатели теплообмена газоблока (0,075-0,183 Вт/м·К), конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного блоков практически одинаковые.

Средняя теплопередача дерева – 0,15 Вт/м·К. Пенобетон уступает ему лишь немного, а некоторые теплоизоляционные пеноблоки удерживают тепло даже несколько лучше. Коэффициент теплообмена строительного кирпича находится в диапазоне 0,2-0,7 Вт/м·К, что намного хуже, чем у пенобетона.

На способность передавать тепло влияет и окружающая среда, а точнее, процент влажности и температура. Чем больше внутри газоблока и пенобетона влаги, тем сильнее они проводят тепло. Также коэффициент теплообмена увеличивается при понижении температуры.

Как рассчитать толщину стены?

Чтобы узнать, какой толщины строить стены, нужно учесть показатели теплообмена всех материалов. Так, если конструкция будет состоять из кирпича (например, 0,5 Вт/м·К), штукатурки (0,58 Вт/м·К) и пеноблоков (Д800 – 0,22 Вт/м·К), то учитываются все их коэффициенты вместе.

По строительным нормам сопротивление стен теплопередаче должно быть не меньше 3,5 м2·К/Вт. Именно от этого числа отнимаются показатели теплообмена стройматериалов, которые будут использоваться для возведения конструкции, кроме пеноблоков. Чтобы вычислить сопротивление теплопередаче кирпича, нужно его толщину 12 мм (0,12 м) разделить на коэффициент его теплопроводности: 0,12/0,5=0,24. Точно так же для штукатурного слоя в 2 см: 0,02/0,58=0,034.

Теперь эти результаты отнимают от 3,5 м2·К/Вт: 3,5-0,24-0,034=3,226. Чтобы узнать необходимую толщину стен, полученное число умножают на коэффициент теплопроводности блоков пенобетона: 3,226*0,22=0,71. Значит, толщина стены должна быть не меньше 70 см при применении пеноблоков Д800.

Пенобетон не только хорошо удерживает тепло, но и является таким же экологически чистым материалом, как и дерево. Так как для его производства используется цемент, песок, вода и натуральный пенообразующий компонент. В доме, построенном из него, всегда будет комфортный микроклимат.

Теплопроводность пеноблока, от чего зависит, сравнение с кирпичом и минватой

Из-за разности температур воздуха внутри и снаружи помещения происходит перенос энергии через пеноблок. Такое явление присуще всем телам и получило название теплопроводности. Является одним из главных свойств и характеризует способность проводить тепло. Чем она меньше, тем лучше энергосберегающие показатели ограждающих конструкций строения (дом медленнее остывает и быстрее прогревается). Пенобетон имеет наименьшую термопроводность среди современных стройматериалов. Это обусловлено наличием в его внутренней структуре пор воздуха.

Оглавление:

  1. Измерение коэффициента
  2. На что влияет теплопроводность?
  3. Сравнение блока с минватой
  4. Характеристики кирпича

Способы испытаний

Теплопроводность пенобетона измеряют на пяти плоских образцах.

Методика:

  1. создание потока тепла;
  2. измерение температур на лицевой, тыльной поверхностях, теплового потока и толщины.

Коэффициент показывает, сколько энергии пропускает 1 м2 в единицу времени, его вычисляют по формуле:

λ = δ∙(Тл-Тт)/q, где:

  • δ — толщина образца;
  • Тл — температура лицевой стороны;
  • Тт — температура тыльной плоскости;
  • q — тепловой поток на 1 м2.

Термопроводность блоков пенобетона зависит от следующих основных факторов:

  • Плотность.
  • Состав компонентов.
  • Влажность.

Вид Марка Теплопроводность Вт/(м∙°C) в сухом состоянии, изготовленного на:
песке золе
Теплоизоляционный пенобетон D300-D500 0,08-0,12 0,08-0,10
Конструкционно-теплоизоляционный D600-D800
0,14-0,24
0,13-0,20
Конструкционный D1000-D1200 0,29-0,38 0,23-0,29

Чем меньше удельный вес, тем ниже коэффициент теплопроводности из-за значительного числа воздушных пор. Марки D300, D500 имеют самые лучшие теплозащитные свойства, но не получили распространения при строительстве бескаркасных домов вследствие низкой прочности. Такого недостатка нет у D600 и D700, которые наилучшим образом сочетают достаточную несущую способность и термопроводность. Но с целью сохранения теплопередачи может потребоваться увеличение ширины ограждающих конструкций, а D800 уже необходимо дополнительно утеплять. Более плотный пенобетон, как способ снижения термообмена, используют только с тепловой защитой.

Анализ теплопроводности разных марок пеноблоков, изготовленных на песке или золе, показывает большое влияние компонентов на этот показатель. Потери тепла в пенобетоне из золы меньше. Указанный эффект связан с её большим термическим сопротивлением. С повышением влажности термопроводность растёт и рекомендуется защищать отделкой наружные поверхности.

На что влияет?

От теплопроводности зависят поперечные размеры наружных стен возводимого дома.

Её значения применяются для теплотехнических расчетов. Каждый застройщик может самостоятельно провести оценку требуемой ширины блока. Дополнительно потребуется величина нормативного сопротивления термоотдачи здания для региона застройки (Rreg), её берут из таблиц СниП. Искомая толщина стены (δ) вычисляется просто: δ= Rreg∙λ. Здесь λ — коэффициент теплопроводности, взятый из заводского сертификата. Для более точного расчета необходимо учитывать термопередачу кладочных швов, а также теплообмен между наружным и внутренним воздухом и плоскостью пеноблока.

Стройматериалы по функциональному назначению бывают:

  • Конструкционные (используются при создании каркаса сооружения).
  • Для утепления.

Первые характеризуются высокой термопроводностью — это тяжёлый бетон, армированный сталью. Лучше держит тепло кирпич, из утеплителей можно отметить минеральную вату. Пенобетон в зависимости от марки применяется как для создания несущих стен, так и для изоляции.

Сравнение с минватой

Минеральная вата относится к классу материалов, используемых при термоизоляции строений. Ее сопоставление правомерно проводить с блоками теплоизоляционного вида.

Наименование Теплопроводность, Вт/(м∙°C)
D300 0,08
D500 0,10-0,12
Каменная минвата 25-180 кг/ куб.м 0,037-0,04

Преимущества минеральной ваты:

  • Теплопроводность меньше в два раза. Это позволяет сделать размеры ограждающей конструкции более оптимальными с сохранением термообмена.
  • Удельный вес ниже в 1,7-12 раз — уменьшается вес утеплителя, его нагрузка на строение.

Недостатки:

  • Не имеет несущей способности — необходимо закреплять (пенобетон обладает достаточной прочностью).
  • Имеет склонность к осадке — увеличивается теплопередача сооружения.
  • В случае намокания растёт вес и увеличивается нагрузка на перекрытия, кровлю, повышается теплообмен.

Сравнение с кирпичом

Кирпич по составу бывает двух типов:

  • Керамический (производится из глины).
  • Силикатный (из кварцевого песка).

Определяющими термопроводность кирпича факторами являются:

  1. Плотность (чем больше, тем выше теплопроводность).
  2. Форма и размеры пустот (сквозные или глухие, щелевые или конические) позволяют снизить в 1,45-1,6 раза теплопередачу керамического по сравнению с полнотелым. Для силикатного эта зависимость слабее, термообмен практически не зависит от степени пустотелости.
  3. Влажность (увеличивает теплопередачу).

Сравнительный анализ показывает: потери тепла через пенобетон будут меньше.

Наименование Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м∙°C)
Пеноблок D600-D900 600-900 0,14-0,24
D1000-D1200 1000-1200 0,29-0,38
Керамический полнотелый кирпич 1600-1900 0,6-0,7
Красный пустотелый (13-50 %) 1300-1400 0,3-0,5
Силикатный полнотелый 1700-1900 0,65-0,88
Силикатный пустотелый (30 %) 1450-1550 0,56-,81


 

Теплопроводность пеноблока: коэффициент, таблица, сравнение

Одной из наиболее важных характеристик любого строительного материала является его теплопроводность. Данный показатель говорит о способности отдавать тепло. Чем выше значение коэффициента теплопроводности, тем быстрее будет уходить тепло из дома или любой другой постройки зимой и тем быстрее будет нагреваться здание летом.

При изготовлении пеноблока в смесь из воды, песка и цемента добавляется специальный пенообразователь. Благодаря этому блоки из пенобетона имеют пористую структуру. На следующем фото вы можете увидеть, как выгладит блок внутри. В распределенных равномерно по всему объему порах находится воздух, который имеет достаточно низкий показатель теплопроводности. Именно этим и объясняется способность пенобетона удерживать тепло.

Если сравнивать данный показатель у нескольких строительных материалов, ячеистый бетон значительно превосходит обычный бетон, кирпич, и лишь немного уступает дереву. Низкий коэффициент теплопроводности пеноблока, его сравнительно невысокая стоимость, прочность и долговечность вывели его на одну из лидирующих позиций по использованию в строительстве.

Таблица

Сравнение показателей теплопроводности различных строительных материалов вы можете увидеть в таблице, размещенной ниже.

Виды пеноблоков

При изготовлении блоков из пенобетона используется одна и та же технология, однако состав смеси может меняться. Чем меньше в него будет входить специального пенообразующего вещества, тем плотнее и прочнее в результате будет строительный материал. Однако в наиболее прочных пеноблоках с высокой плотностью раствора количество пор значительно ниже, соответственно способность проводить тепло увеличивается. По эксплуатационным характеристикам все марки пеноблока делятся на следующие виды:

  • ·Конструкционные. Материал с наибольшей плотностью и самыми лучшими прочностными характеристиками, который можно использовать для кладки фундамента, несущих конструкций, цокольных этажей. К данной группе относят марки Д 1100, Д1200.

  • ·Конструкционно-теплоизоляционные. Они имеют среднюю плотность и чаще всего применяются для кладки стен и перегородок. В группу входят следующие марки: Д600, Д700, Д800, Д1000. Данная группа является наиболее востребованной на рынке строительных материалов, так как сочетает в себе достаточно высокую прочность и способность удерживать тепло.
  • ·Теплоизоляционные. Данный вид наименее прочен и используется только для утепления здания. К группе относят блоки с маркировкой Д400, Д500.

Ниже находится таблица, в которой все марки пенобетона распределены по группам предназначения и указан класс прочности и аналогичная маркировка бетона.

Зависимость сопротивления теплопередаче от плотности бетона

Для обозначения способности материала проводить тепло применяется коэффициент теплопроводности. Данная величина является относительной и указывает на количество тепла, способное пройти в течение 1 часа через материал, который имеет толщину 1 метр, площадь 1 кв. м при разнице температуры по обеим сторонам в 1° С.

Теплопроводность пеноблока напрямую зависит от его плотности. Чем выше плотность раствора, тем меньше в нем количество наполненных воздухом пор и их диаметр.

У конструкционных видов пенобетона способность проводить тепло самая высокая и составляет от 0,38 до 0,26. Конструкционно-теплоизоляционные марки имеют следующие коэффициенты: у Д1000 данный показатель находится в пределах 0,23-0,29, у Д800 – 0,18-0,22, Д700 имеет коэффициент в пределах 0,16-0,18, а теплопроводность пеноблока Д600 составляет 0,13-0,14. Теплоизоляционные марки блоков имеют следующие характеристики: теплопроводность пеноблока Д500 находится в пределах 0,10-0,12, Д400 – 0,09-0,10, а Д300 — 0,8.

Сравнение теплопроводности пеноблока разных марок и видов приведено в таблице, размещенной ниже.

Разница величины коээфициента у одной и той же марки пенобетона может зависеть от того, какие составляющие применялись для замешивания бетона. Так, например, если в составе блоков Д500 будет песок, значение коэффициента будет равно 0,12, если же в смесь была добавлена зола, показатель уменьшится до 0,10. Чем выше марка вспененной бетонной смеси, тем разница в коэффициентах будет выше. Если для Д600 отличие будет составлять всего 0,2, то у Д1200 разница может доходить до 0,9. Поэтому при покупке данного строительного материала следует обращать внимание не только на маркировку, но и на состав смеси.

Таблица теплопроводности пеноблоков с сравнением показателей в зависимости от составляющих, которые были использованы для замешивания раствора, приведена ниже.

Расчет теплопроводности стен из пенобетона

Чтобы дом имел необходимые характеристики теплопроводности, пеноблоки разной плотности следует укладывать на различную толщину. Рассчитать оптимальную толщину стены можно следующим образом.

Следует определиться с тем, при помощи чего будет проводиться возведение стен. Чаще всего применяется два варианта: кирпич-блок-штукатурка и оштукатуренный с двух сторон блок.

Чтобы провести расчеты следует знать коэффициенты теплопередачи материалов, которые будут входить в состав стены (кирпич – 0,56, штукатурка — 0,58, блоки определяем по таблице) и коэффициент сопротивления стен теплопередаче (как правило, среднее значение равно 3,5). Из общего значения 3,5 необходимо вычесть значение сопротивления теплопередаче 20 мм штукатурки (0,02:0,58 = 0,03) и 120 мм кирпича (0,12: 0,56 = 0,21) для первого варианта или 40 мм штукатурки (0,04:0,58 = 0,06) для второго варианта исполнения.

В первом случае, при использовании кирпича, бетонная стена должна обеспечить сопротивление теплопередаче на уровне 3,26. При использовании марки Д600 толщина ее будет составлять 456 мм (3,26*0,14 = 456), в случае использования Д800 следует выложить стену толщиной не менее 684 мм (3,26*0,21 = 684). По этой же формуле можно рассчитывать стены с использованием любой марки ячеистого бетона.

Для варианта стены, оштукатуренной с двух сторон, из значения 3,5 отнимаем 0,06 (40 мм штукатурки) и далее проводим расчеты для нужной марки бетона согласно таблице, в которой проведено сравнение показателей теплопроводности.

Пеноблок в сравнении с другими стеновыми материалами

Сегодняшний строительный рынок достаточно насыщен различными стеновыми материалами. Это когда-то дом можно было построить только из дерева, глины или камня, а сегодня современные технологии предлагают не только керамический кирпич любого назначения, но и разнообразные блоки, камни и плиты, сделанные из искусственных материалов. Блоки из ячеистых бетонов в последнее время заняли лидирующие позиции в малоэтажном строительстве. Особое место среди них занимают пеноблоки – строительный стеновой материал, сделанный на основе цемента, песка, воды и пенообразователя.

Пеноблок состоит из мелких пузырьков воздуха, скрепленных между собой бетоном, что делает его структуру пористой. А теплопроводность зависит от плотности материала, чем больше плотность – тем меньше теплопроводность. И так как структура пеноблоков менее плотная, чем у монолитного бетона, кирпича, известняка, ракушечника или шлакоблока то такой материал пропускает меньшее количество тепла. Для сравнения – стена из пенобетона при толщине 30 сантиметров будет сохранять тепло также как и стена из кирпича толщиной 132 сантиметра. По теплопроводности пеноблоки превосходят кирпич почти в 5 раз, керамзитобетон – в 2,5 раза, шлакоблок – в 2 раза.

Не менее важны и прочностные характеристики. Они также зависят от плотности материала – чем плотнее структура, тем выше прочность блоков. Эта характеристика может меняться в зависимости от марки пенобетона. Для одноэтажного строительства применим пенобетон марки D600, его прочностные характеристики примерно такие же, как и у глиняного кирпича. Если этажей планируется более одного, то следует возводить стены из пеноблоков марки D800, предел прочности которых составляет 3,5-5 МПа, сходные цифры имеют керамзитобетон и силикатный кирпич.

По пожаробезопасности пеноблоки превосходят практически все стеновые материалы. Именно благодаря своей мелкопористой структуре пенобетон может выдерживать прямое воздействие высоких температур около трех часов, чего не скажешь о кирпиче, монолитном бетоне (он просто начинает трескаться и взрываться) и уж конечно о дереве.

Не на последнем месте среди положительных свойств пенобетона и его экологичность. Материалы, из которых он состоит, имеют природное происхождение, а значит, экологически безопасны. Похожую характеристику имеет только дерево.

Итак, подведем некоторые сравнительные итоги. Пеноблоки по сравнению с бетоном имеют такую же прочность, но более огнестойки, теплы и быстрее монтируются. Стена из кирпича имеет более высокую теплопроводность и более высокую стоимость при возведении. Дом из дерева как минимум в два раза дороже дома из пеноблоков, к тому же он нуждается в биозащите и очень пожароопасен.

Свойства пеноблоков позволяют широко использовать их в строительной сфере для возведения стен малоэтажных зданий. Практически единственным недостатком пеноблоков является необходимость в их отделке.

 

Газоблок + кирпич – третий не лишний?

Повышение доступности жилья — один из двигателей прогресса в стройиндустрии. В условиях конкуренции застройщики стремятся удешевить стоимость строительства за счет использования современных материалов и технических решений. Например, в последние десятилетия в нашей стране приобрели большую популярность двуслойные стены из газобетона и кирпича. Облицовочный кирпич придает таким домам внешнюю респектабельность, а легкий и достаточно теплый газобетон отвечает, в том числе за комфорт. Двуслойные стены дешевле полностью кирпичных, а архитектурный образ здания мало отличается. Но обеспечат ли такие стены необходимый комфорт и долговечность дома? Разбираемся вместе с экспертом – техническим специалистом по коттеджному и малоэтажному строительству Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Александром Плешкиным.

Прослужит ли дом нескольким поколениям?

Долговечность – один из важных критериев при выборе технологий для строительства дома. В «Инженерно-строительном журнале» №8 (2009 г) приведены результаты испытаний газобетонных стен с кирпичной облицовкой. Выводы ученых удивляют: срок службы такой стены составляет от 60 до 110 и более лет. Испытывались материалы одного качества в условиях одного и того же региона. Как выяснилось, столь заметная разница обусловлена технологией применения материалов: увеличить срок эксплуатации позволяет наличие вентиляционного зазора между слоями стены.

«Вообще отделка газобетона кирпичом без вентиляционного зазора допустима только для неотапливаемых помещений. В противном случае из-за разницы температур теплый и влажный воздух из помещения устремится наружу, пар начнет скапливаться между слоями стены, разрушая и кирпич, и газобетон, — комментирует Александр Плешкин. – Наличие вентилируемого зазора, обеспечивающего циркуляцию воздуха (его вход у основания и выход наверху здания) позволит беспрепятственно выводить водяной пар. Срок службы таких домов заметно выше при наличии слоя теплоизоляции, который выведет точку росы из газобетона и увеличит термическое сопротивление всей конструкции».

Погода в доме

В том, что погода в доме главней всего, мало кто сомневается. Считается, что для теплых регионов стена из газобетонных блоков толщиной 300–400 мм и облицовкой в половину лицевого кирпича укладывается в нормативные требования. Соответственно, в доме должно быть достаточно тепло и уютно. Но по факту зимой жители таких домов очень часто вынуждены использовать всевозможные системы отопления. Особенно в первые годы после постройки, когда дом «сохнет». Учитывая стоимость электроэнергии, для семейного бюджета такой способ согреться может быть накладным. Кроме того, из-за нарушения температурно-влажностного режима дома микроклимат в помещении становится хуже, образовывается сырость и плесень, особенно в углах и на стыках «пол-стена-потолок».

Результаты проводимых Службой Качества ТЕХНОНИКОЛЬ тепловизионных обследований объектов говорят о некоторых проблемах, связанных с эксплуатацией домов, построенных по технологии, которая не предусматривает вентиляционный зазор и слой утепления между газобетоном и кирпичом.  

Например, в марте 2016 года проводилась тепловизионная съемка фасада жилого комплекса в Московской области.

Данные по объекту:

Тип объекта – таунхаус на стадии эксплуатации;

Дата сдачи объекта – 30 ноября 2015 г.;

Дата проведение осмотра – 1 марта 2016 г.;

Конструкция фасада – газобетонный блок (400 мм) + облицовочный кирпич (120 мм), утепление отсутствует. 

   

   Рисунок 1. Общий вид здания и показания температуры и влажности

«Влажные пятна на фасаде могут быть следствием двух причин, — комментирует Александр Плешкин. — Возможно, мокрые процессы внутренних отделочных работ производились в холодное время года. В данный период кладка еще не успела высохнуть. Также отсутствуют входные и выходные отверстия для создания движения воздуха в вентилируемой кладке. Паровоздушная смесь, которая проникла в кладку из внутренних помещений, встретилась с отрицательной температурой на улице, в результате чего выпала в виде конденсата — воды. Вторая возможная причина образования локальных пятен — наличие мощных теплопроводных включений, которые и выступили в качестве источника конденсата в большом количестве».

Почему расчеты расходятся с фактами? 

При использовании тепловизионной съемки были выявлены тепловые потери в местах примыкания стены к кровле, цокольной части, и по контуру плит перекрытий по всему периметру фасада.

«Это связано с тем, что на стадии проектирования теплотехнический расчет фасада соответствует нормам по тепловой защите зданий. Нюанс в том, что расчеты проводятся по глади фасада, без учета мест сопряжений и примыканий плит перекрытий со стеной, окнами, устройства армапоясов и мауэрлатов и так далее. Также не стоит забывать про учет теплопотерь при укладке блоков – в швах в большинстве случаев используется классический цементно-песчаный раствор, реже — специальный тонклослойный клеевой, но вне зависимости от выбранного типа данный способ соединения блоков создает мосты холода, которые и могут спровоцировать конденсацию паров остаточной строительной влаги. Если еще учитывать теплопотери через неоднородности, то получаем уже критические значения», — объясняет эксперт.

Результаты расчетов с учетом всех теплопроводных включений будут приведены ниже, но то, что они будут отличаться от изначальных расчетов, подтверждается результатами тепловизионной съемки.

 
 Рисунок 2. Тепловизионная съемка 1 этажа
 
    Рисунок 3. Тепловизионная съемка 2 этажа

На фотографиях ниже наглядно демонстрируются теплопроводные включения (так называемые тепловые мосты) через плиты перекрытия, цоколь и сопряжения фасада с крышей, а также нарушения технологии строительства.

   
   Рисунок 4. Тепловые потери

Ситуацию хорошо объясняют результаты испытаний тепловой однородности двуслойных стен, проведенных экспертами из Санкт-Петербурга А. С. Горшковым, П. П. Рымкевичем и Н. И. Ватиным. Они провели расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен типового многоквартирного жилого здания с конструктивной монолитно-каркасной схемой и двухслойными стенами из газобетона с наружным облицовочным слоем из кирпича в Санкт-Петербурге. Полученное значение 1,81 м2•°С/Вт не соответствуют не только требуемым 3,08 м2•°C/Вт, но и даже минимально допустимым нормативным требованиям 1,94 м2•°C/Вт. Различия в коэффициентах теплотехнической однородности исследователи объясняют различиями использованных в проекте конструктивных решений, количественного и качественного состава теплопроводных включений с учетом их геометрической формы. То есть учитываются все так называемые мостики холода, которые присутствуют в проекте: вид и материал крепежа, плиты перекрытия, стыки, обрамления и примыкания к стенам и окнам и так далее. Довольно распространен случай, когда теплотехническая неоднородность стеновой конструкции на реальном объекте еще ниже расчетной, потому что зависит от качества монтажа: наличие трещин, разломов, выбоин и иных дефектов изделий из газобетона может приводить к перерасходу строительного раствора, который выступает в качестве дополнительного теплопроводного включения, не учитываемого при расчете.  

 
 Рисунок 5. Конструктивное решение наружной двухслойной стены

В итоге мы получаем, что фактический коэффициент теплотехнической однородности существенно меньше, чем расчетное значение. Разница может составлять до 47%. Приведенное сопротивление теплопередаче подобных конструкций может быть меньше нормативного значения до 70%, что требует либо увеличивать толщину газобетонных блоков в составе двухслойной стеновой конструкции, либо использовать промежуточный слой из теплоизоляционных материалов.

 
 Рисунок 6. Схемы расчетных фрагментов наружной двухслойной стены

«Результаты испытаний говорят о том, что закладываемый при проектировании коэффициент теплотехнической однородности 0,9 для стен из газобетона и кирпича для многих случаев является завышенным. Кроме того, проектировщики пользуются необоснованными значениями теплопроводности газобетона, — комментирует Александр Плешкин. — По факту такая конструкция не обеспечивает необходимое термическое сопротивление стен. Создать комфортный микроклимат, сократить размеры коммунальных платежей и повысить долговечность стен из газобетона и кирпича можно, благодаря включению теплоизоляции между газобетонным и лицевым (облицовочным) слоями. При выборе теплоизоляционного материала для конструкций такого рода особое внимание необходимо уделять значению сопротивления паропроницанию. Оно должно быть, как минимум на порядок меньше сопротивления паропроницанию несущего слоя наружной стены. Утепление стены из газобетона экономически обосновано и выгодно по сравнению с увеличением толщины газобетонной стены, при увеличении которого дополнительно нагружается фундамент и уменьшается полезная площадь помещений».

Влажность – важно ли это?

Хотелось бы отдельно отметить темы теплопроводности и влажности изделий из газобетона, которые являются сильными абсорбентами влаги, то есть могут впитывать значительное количество воды.

«Их фактическая влажность в начальный период эксплуатации может значительно превышать расчетную, это связано не только с процессом производства, транспортировки и складирования материала, но и с мокрыми процессами, которые происходят в доме во время его стройки – заливка стяжки, выравнивание стен и так далее. В этой связи теплопроводность изделий из газобетона может оказываться выше по сравнению с принятыми в проекте расчетными значениями, т. к. теплопроводность материала зависит от содержания влаги. Сложно поддается прогнозу количество лет через которое дом «выйдет» на проектные показатели. Это будет зависеть от климата, условий эксплуатации помещения и конструктивного решения стены – наличие вентиляционного зазора и правильно подобранных изоляционных слоев с точки зрения паропроницаемости. При грамотно спроектированной и выполненной конструкции выход на рабочий режим такой конструкции не должен превышать одного – двух лет», — комментирует Александр Плешкин.

Следует обращать пристальное внимание на вопрос испытания коэффициентов теплопроводности газобетона, а именно на условия влажности, при которых проводятся испытания.

Показатель теплопроводности определяют по ГОСТ 7076-99 «МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ СТРОИТЕЛЬНЫЕ. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме». В данном документе расчеты проводятся для материала в сухом состоянии, не регламентируется при какой весовой влажности материала необходимо проводить испытания. Некоторые производители газобетона проводят испытания на теплопроводность материала ссылаясь на ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения», в котором указаны значения весовой влажности, при которой производятся измерения: для условий «А» весовая влажность составляет 4%, для условий «Б» — 5%.

Согласно СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» Приложение Д (или СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», Приложение Т) весовая влажность газобетона значительно превышает значения ГОСТ 31359-2007: для газо- и пенобетона плотности 1200;1000;800 весовая влажность составляет: 15% для условий «А» и 22% для условий «Б».

Расчетный коэффициент теплопроводности газобетона значительно занижен по сравнению с фактическим. Данный факт связан не только с особенностями использования материала в условиях влажности, но и с самой методикой испытаний теплопроводности газобетона — влажность при испытаниях снижена в 3,75 — 4,4 раза.

Такая разница в значениях влажности говорит о том, что после возведения конструкции газобетон на протяжении определенного периода времени достигает нормируемых значений равновесной весовой влажности, которая значительно выше той, при которой проводятся испытания теплопроводности материала.

В результате фактическое значение сопротивления теплопередаче здания не совпадает с расчетным. Данный факт говорит о снижении энергоэффективности здания и увеличении эксплуатационных затрат на отопление и кондиционирование.

«Таким образом, с помощью газобетона и кирпича вполне можно создать респектабельный, теплый и долговечный дом, — резюмирует Александр Плешкин. — Но только при строгом соблюдении технологии проектирования тепловой оболочки здания с учетом всех теплопроводных включений, корректных показателей влажности газобетона, которую он приобретет в процессе эксплуатации, а также при обязательном наличии теплоизоляционного слоя и вентиляционного зазора».

Кирпич или пеноблок для строительства?

Первым, о чем стоит задуматься, начиная строительство дома — какому из строительных материалов отдать предпочтение, чтобы получить в конце надежное и безопасное здание?

Это вопрос актуален на данный момент, так как современный рынок предлагает массу различных вариантов строительных материалов. Например, это может быть — обычное дерево или совершенно новый блочный вариант.

Рассмотрим несколько часто используемых материалов для современного строительства — кирпич и пеноблок, а также постараемся определить какой из них лучше.

Кирпич — это искусственный камень с отличной формой. В его состав входят минеральные вещества, которые прошли специальную тепловую обработку в печи.

Пеноблок — это один из новейших материалов для строительства из пенобетона. Блок имеет ровную поверхность, так как заливается и застывает в формах.

Теперь можно приступить к сравнительному анализу представленных материалов, основываясь на их основные характеристики:

1 Теплопроводность.

Пеноблоки имеют отличные теплоизоляционные показатели, во много раз превышающие показатели кирпича. Это означает только то, что пеноблочный дом прекрасно сохраняет тепло внутри помещения. Следовательно, в дополнительных работах по утеплению совершенно не нуждается.

Кирпич является теплопроводником и способен сыреть, и чтобы избавиться от этого качества его необходимо теплоизолировать и чаще протапливать в зимний период.

2. Водопоглащение.

Оба сравниваемых материала имеют равносильную функцию влагостойкости, а также являются прекрасным барьером на пути влаги.

3. Экологичность.

Пеноблочные изделия имеют высокий уровень экологичности. Благодаря пористости стены дома могут «дышать», обеспечивая прекрасный микроклимат в помещении.

Экологичные показатели пеноблока не уступают тем же показателям древесины.

4. Своеобразный монтаж.

Выбирая между кирпичом и пеноблоком, перевес получает снова второй вариант, так как укладка происходит без особых трудностей и достаточно быстро. Скорость строительства обусловлена большим размером блоков, а также меньшими затратами на материалы для кладки.

Пеноблочный дом имеет небольшой вес конструкции, который не требует возведения мощного фундамента, что экономит средства.

5. Прочность.

Это один пункт, в котором предпочтение отдается кирпичу. Поэтому в случае строительства дома из нескольких этажей, лучше использовать кирпич.

Если же говорить о прочности пеноблока, он достаточно хрупок и может при перевозке повредиться. Также дома со временем могут дать усадку, из-за чего по стенам пойдут трещины.

Если сравнительные характеристики не помогли вам с выбором, заходите на сайт компании http://www.ermakk.ru/stroitelstvo-domov.html. Специалисты помогут вам определиться и проведут возведение дома в самые кротчайшие сроки.

Поделиться с друзьями:

Другие статьи

(PDF) Численно-экспериментальное исследование влияния пенобетона в качестве наполнителя на расчетную теплопроводность

легких каменных блоков теплопроводности в вертикальном и горизонтальном

направлении для различных кирпичных стен. Кроме того, они отметили

, что передача тепла конвекцией вниз была незначительной

для всех площадей поперечного сечения, тогда как естественная передача тепла вверх

исчезла только для очень высоких и узких помещений.

Ли и др. [11] выполнили всесторонний

анализ

исследований для определения эквивалентной теплопроводности

глиняных кирпичей с множественными отверстиями. Они исследовали влияние на теплопроводность 50 комбинаций отверстий и расположения в кирпичах типа

. Они

выбрали разницу температур внутри помещения и снаружи, которая

колеблется от 20 до 50 C. Влияние на теплопроводность

факторов, таких как излучение поверхности отверстий, количество отверстий по ширине

и по длине, а также разница температур внутри и снаружи

, было исследовано Li et al.В результате исследования

был сделан вывод, что излучение

между поверхностями отверстия оказывает значительное влияние на

эквивалентную теплопроводность и поэтому должно быть принято во внимание. Кроме того, они сообщили, что количество и расположение отверстий очень сложным образом влияет на теплопроводность.

Bouchair [12] предложил теоретическую модель для изучения

стационарных тепловых характеристик глиняных кирпичей в тепловой

изоляции стены.В ходе исследования изоляционные материалы, такие как

, такие как гранулированная пробка и пенополистирол

, были помещены в некоторые полости кирпича. Компьютерное моделирование и расчеты для стационарных режимов показали, что повышение общего термического сопротивления кирпичей

дает около 18–20 % увеличения высоты полости.

Bouchair также заявил, что заживление может быть улучшено на

89–93%, если добавить изоляционный материал из кирпича.Кроме того,

исследователь определил, что скорость заживления составляет 73–78%

, когда коэффициент излучения поверхности пустот снижается до 0,3. Исследовали изменения

термического сопротивления кирпича путем укладки изоляционных материалов

в полости кирпича и увеличения высоты полости

. При этом к

конструкция

теплопроводность кирпича

улучшена.

С другой стороны, очень важно правильно определить

теплопроводность.В данном исследовании был использован материал полистирол

, теплопроводность которого

хорошо известна. Измерения проводились с помощью расходомера Heat

, а результаты анализировались с помощью литературных источников

[13]. Лакатос работал над уменьшением потерь

тепловой энергии в здании в своем исследовании и упомянул

важность теплоизоляции. В исследовании представлены два

различных метода измерения: метод горячего ящика и метод теплового

расходомера.В данном исследовании дополнительно к результатам использовались термографы для

, визуализирующие слоистую структуру [14].

В настоящее время теплоизоляция является наиболее важным методом

снижения потерь энергии и выбросов парниковых газов

как для новых, так и для старых зданий. Из-за этого важно разрабатывать новые изоляционные материалы. В этом исследовании

изучалось влияние на тепловые характеристики использования аэрогеля

в качестве стенового ингредиента, и проводились измерения

с помощью испытательного устройства для измерения теплового потока [15].

Пенобетон – разновидность легкого бетона. Пенобетон

получают путем добавления пены к смеси цемента

, воды и мелкого заполнителя. Он может содержать закрытые

поры до 75–80% по объему. Свежий пенобетон имеет

высокую текучесть. Теплопроводность пенобетона низкой плотности

очень низкая. Благодаря этим свойствам пенобетон

может стать альтернативным конструкционным и изоляционным элементом в зданиях [16].

Пенобетоны впервые производятся и запатентованы под номером

1923, и в последние годы они находят применение в качестве несущих или ненесущих колонн

. В 1954 г. Valore и в

1963 г. Rudnai et al. проведены исследования химического состава, свойств, областей применения и строения пенобетонов

. Джонс и Маккарти провели исследования по истории,

свойствам воспламеняемости, теплопроводности и акустическим

свойствам пенобетонов и оценили некоторые методы

, которые используются во всем мире [16].Рамамурти и др. классифицируются пенобетоны

на основе их химического состава, состава смеси

и свойств свежего и затвердевшего бетона

[17,18]. Все исследования в литературе, которые были выполнены для обычных бетонов

, также выполнены для пенобетонов

[19–21]. Производство стабильных пенобетонов

зависит от выбора правильного пенообразователя, способа приготовления пены,

выбора правильной добавки для создания однородных пор в бетонах

и состава смеси.

Лю и др. [22] подчеркнули, что пенобетон является одним из

широко используемых строительных изоляционных материалов, и провели

исследование влияния пальмового масла на теплопроводность

пенобетонов. Они измерили теплопроводность тестового образца

в соответствии со стандартом EN 12664. Они определили, что при использовании пальмового масла в пенобетоне

теплопроводность (k) испытуемого образца ниже

22–48, что равно 0.47 Вт м

-1

К

-1

затем обычные брикеты

и кирпичи.

Chen и Liu [23] провели исследование того, как содержание пены

влияет на механическую, термическую и технологичность их исходных пенобетонов

с добавлением пенополистирола. Они подчеркивали, что для свежего пенобетона с удельной массой 400 и

800 кг м

-3

их растяжение изменилось примерно на

3–13 МПа, а теплопроводность

0.09–0,25 Вт·м

-1

K

-1

, и они утверждали, что добавка EPS

хорошо влияет на технологичность.

Саяди и др. [24] провели исследование влияния частиц пенополистирола

на горючесть, теплопроводность и прочность на сжатие

пенобетонов. Они подготовили образцы

с удельной массой 150–1200 кг м

-3

. Они измерили

теплопроводность методом теплового расходомера и

обнаружили, что при увеличении процента добавки пенополистирола теплопроводность

снижается.

Палвик и др. [25] проведены экспериментальные исследования по

определение теплопроводности кирпича с наполнением

Численно-экспериментальное исследование влияния пенобетона как наполнителя на конструкцию…

123

непрерывный контроль и оценка ИК

1 Введение

Исследователи и практики начали изучать характеристики устойчивых строительных материалов в свете истощения ресурсов и экологических кризисов.Поскольку нехватка энергии и глобальное потепление все больше угрожают устойчивости человечества, правительства и организации должны приложить огромные усилия для сокращения потребления энергии и выбросов CO 2 . Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) — одна из самых быстрорастущих стран в плане строительства в мире. Хотя ОАЭ обладают значительными запасами энергии, важнейшим показателем энергетического баланса ОАЭ является общее потребление 110,60 млрд. кВтч электроэнергии в год; это в среднем 11 766 кВтч на душу населения (World Data 2018).В ОАЭ выбросы CO 2 могут возрасти почти до 7,6 млн метрических тонн в течение следующих нескольких десятилетий. Фактически, чистые выбросы CO 2 в Эмиратах могут возрасти примерно до 138,4 млн метрических тонн (Radhi 2010). В настоящее время из-за урбанизации и глобализации мы наблюдаем бурное развитие строительной отрасли. Таким образом, важно понимать, как работает каждый строительный материал. Поскольку строительные блоки соединяются вместе, образуя оболочку здания, и составляют большую часть наружных стен, важно понимать их поведение в различных климатических условиях.Существует множество популярных строительных материалов и методов, разработанных для возведения наружных стен. Эти материалы приемлемы, если они выполняют функцию наружных стен, в том числе придают форму зданию и демонстрируют тепловые характеристики, долговечность и эстетику. Следовательно, их следует выбирать в зависимости от климата и доступности (Brock 2015). Бетонный блок популярен и представляет собой сборный продукт, который широко используется в строительстве. Блоки формируются и затвердевают перед доставкой на строительную площадку.Во многих случаях бетонные блоки либо сплошные, либо имеют одну или несколько полых полостей, а их стороны могут быть отлиты гладкими или иметь дизайн, соответствующий желаемому дизайну здания (Allen and Iano 2019). Многие исследователи пытались усовершенствовать пустотелые бетонные блоки, поскольку в последнее время они пользовались большим спросом. Однако коэффициент теплопередачи этих пустотелых бетонных блоков по-прежнему достаточно высок и не соответствует минимальным энергетическим требованиям для строительства новых зданий (Caruana et al. 2017). Идея изолированных бетонных блоков (ICB) заключается в том, что они изготавливаются из бетона, смешанного с отборным заполнителем и цементом, с добавлением экструдированного или вспененного полистирола – очень известного изоляционного материала.Этот изоляционный материал специально разработан и уложен симметрично во время формовки блоков на стадии влажного бетона (Al-Homoud 2005). Помимо аспектов изоляции, в некоторых исследованиях подчеркивалось преимущество теплоемкости бетонных блоков, заключающееся в том, что они обладают способностью накапливать тепло в дневное время и отдавать его ночью. В стене термальной массы в пустынном климате с высокой 24-часовой температурой окружающей среды и интенсивным солнечным светом будет храниться больше тепла, чем может быть высвобождено наружу ночью (Zhu et al.2009). К сожалению, изоляция не является приоритетом для архитекторов и застройщиков в случае зданий в районе Персидского залива, где температура наружного воздуха летом может достигать 60°C, хотя она имеет много экономических и экологических преимуществ (Аль-Джабри и др., 2005). Поскольку оболочка здания является важной частью здания, ее улучшение приведет к значительному повышению энергоэффективности (Садинени, Мадала и Бем, 2011 г.). Чрезвычайно важно понимать тепловое поведение каждого строительного материала в суровых погодных условиях, таких как в ОАЭ, чтобы правильно использовать их при строительстве зданий. Следовательно, целью этой статьи является тщательная оценка тепловых характеристик ICB в очень жарком климате. Это будет сделано путем принятия методов непрерывного мониторинга (CM) и инфракрасного (IR). Модель установки была специально построена в эмирате Шарджа в ОАЭ для проведения этого исследования. Введя обоснование, следующий раздел обеспечит основу с точки зрения наших знаний по теме.

2. Обзор литературы

2.1. Важность наружных стен для достижения энергоэффективности

Оболочка здания действует как физический разделитель между внутренним и внешним пространством.Согласно Международному совету по нормам (ICC) (2018 г.), наружные стены очень важны для ограждающих конструкций любого здания и предназначены для обеспечения здания хорошим атмосферостойким материалом (International Code Council 2018). Многие исследователи пытались повысить энергоэффективность за счет проектирования ограждающих конструкций здания. Например, исследование, проведенное в Турции, позволило снизить потребление энергии на 40,1% по сравнению с базовым уровнем (Sozer 2010). В другом интересном исследовании использовался инструмент моделирования-оптимизации в сочетании с общим алгоритмом путем выбора оптимальных значений из исчерпывающего списка параметров, связанных с оболочкой, чтобы минимизировать потребление энергии для жилых зданий, включая строительство наружных стен (Tuhus-Dubrow и Krarti 2010). .Для создания высокоэффективных зданий жизненно важно выбрать правильные строительные материалы на ранней стадии проектирования. Ориентация важна, так как одно из исследований подчеркнуло важность небольшого общего отношения окон к стенам зданий в Палермо, Турине, Франкфурте и Осло. Площадь окон, выходящих на юг, была больше по сравнению с другими ориентациями и характеризовалась более высокой изменчивостью (Méndez Echenagucia et al. 2015). В исследовании, проведенном в Китае, был проанализирован дизайн оболочки с точки зрения энергосбережения, связанного с кондиционированием воздуха, и влияния стратегий энергосбережения на энергопотребление помещений с различной ориентацией в жарких летних и холодных зимних зонах. Результаты показали, что затенение оболочки и теплоизоляция наружных стен являются лучшими стратегиями снижения потребления электроэнергии переменного тока, что позволило сэкономить 11,31% и 11,55% соответственно (Ю, Ян и Тянь, 2008 г.). В контексте ОАЭ исследование улучшило характеристики обшивки больничных зданий за счет изменения внешней стены. Тепловые свойства показали, что объемная проводимость заметно изменилась с -58 до -52 кВт. Кроме того, значение среднего усиления внешней проводимости уменьшилось с 29 до 22 кВт (Талеб, 2016).

2.2. Динамика тепловой массы

Чтобы понять важность тепловой массы, а также теплоизоляции и их влияния на энергоэффективность здания, стоит разобраться в некоторых концепциях строительной физики. По данным Бетонной ассоциации Австралии, бетон является идеальным материалом для удовлетворения требований к тепловому комфорту человека, учитывая, что, хотя бетон является хорошим проводником, он обладает высокой плотностью и высокой объемной теплоемкостью. Это придает бетону очень высокую тепловую массу (способность накапливать энергию) (National Concrete Australia 2019).Рисунок 1 поясняет дневной профиль температуры в точках сквозь бетонную стену.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка ИК Профиль температуры в точках через бетонную стену (cibsejournal 2019)

Рисунок 1. Суточный профиль температуры в точках через бетонную стену (cibsejournal 2019)

2.2.1. Коэффициент декремента (DF)

Термин «коэффициент декремента» представляет собой величину, на которую условия смягчаются элементом здания. Он также выражается как отношение между циклическими изменениями температуры внутренней поверхности по сравнению с внешней поверхностью. Это также означает, что это величина, на которую пик уменьшается к тому времени, когда он достигает внутренней поверхности, если внешняя поверхность испытывает пик температуры летом (Асан, 2006 г. ). (1) DF= Tx=L(max) –  Tx=L(min) / Tx=0(max)- Tx=0 (min)(1)

, где: —

DF = декрементный коэффициент

(T x=L(max) ) = максимальные температуры на внутренних поверхностях стены.

(T x=L(min) ) = минимальные температуры на внутренних поверхностях стены.

(T x=0(max) ) = максимальные температуры на наружных поверхностях стены.

(T x=0 (мин) ) = минимальные температуры на наружных поверхностях стены соответственно.

2.2.2. Коэффициент разности температур (TDR)

Коэффициент разности температур используется для измерения тепловых характеристик оболочки здания. Для его расчета требуется разница температур между внутренней и внешней средой, а также температура поверхности стен (Knaack and Koenders 2018).(2) TDR =  Tmaxout-Tmaxin / Tmaxout-Tminout(2)

, где:

TDR = коэффициент разности температур.

T maxout  = Максимальная температура снаружи.

T maxin  = Максимальная температура внутри.

T minout  = Минимальная температура внутри.

2.2.3. Задержка по времени

Задержка по времени, измеряемая в часах, представляет собой время, необходимое для прохождения тепла через материал. Конструкция с большой тепловой массой (высокая теплоемкость и низкая проводимость) будет иметь большое тепловое отставание.Задержку по времени можно рассчитать по следующей формуле: (3) Tg= tTz=L(max)− tT= Z= 0 (max)(3)

, где: —

T g   =   представляет временной лаг.

t Tz=L (max)   =   представляет время, когда температура поверхности внутри помещения максимальна.

t T=Z=0(max ) =   представляет время, когда температура наружной поверхности максимальна.

Понятие, иногда называемое «тепловой задержкой», описывает изменение температуры тела во времени в результате его тепловой массы. Тело с большой тепловой массой (высокая теплоемкость и низкая проводимость) будет иметь большое тепловое отставание (Revolvy 2019).

Член в этом случае может быть рассчитан как: (4) Thermallag(s)=12∗α∗Ω (4)

где:-

α = коэффициент температуропроводности (м 2 /с)

Ω = Внешняя угловая частота (с −1 )

L = толщина (м)

2.3. Предыдущие исследования DF, TDR и Tg

Еще в 1999 г. исследование пришло к выводу, что теплофизические свойства оказывают сильное влияние на временной лаг и коэффициент декремента, даже когда расчеты повторялись для различных строительных материалов (Асан и Санкактар, 1999 г.). ). Позже авторы исследовали оптимальное положение изоляции стены с точки зрения максимального временного запаздывания и минимального коэффициента декремента. Сделан вывод, что размещение половины утеплителя на внутренней поверхности, а другой половины на внешней поверхности стены дает минимальный коэффициент декремента.С другой стороны, максимальная временная задержка была получена в случае размещения внутри стены двух слоев изоляции на определенном расстоянии друг от друга. Размещение половины изоляции на средней плоскости стены и половины ее на внешней поверхности стены дает очень большие временные задержки и низкие коэффициенты декремента (близкие к оптимальным значениям) (Асан 2000). Недавнее исследование, проведенное в 2017 году, показало, что использование материалов с фазовым переходом в стенах здания оказывает выраженное влияние на временную задержку и коэффициент декремента.Сделан вывод о том, что можно сэкономить значительное количество тепловой энергии и значительно повысить тепловой комфорт за счет включения в наружные стены материалов с фазовым переходом (Билгин и Аричи, 2017).

2.4. Современное состояние

В этом разделе мы подробно описываем литературу, которая использовалась для определения текущего состояния исследований характеристик бетонных блоков. Помимо теоретических исследований, в ОАЭ не проводилось никаких подробных экспериментальных исследований тепловых характеристик бетонных блоков (см. Таблицу 1).В этой статье представлен новый взгляд на наиболее существенные факторы, влияющие на тепловое поведение ограждающих конструкций зданий, которые построены с использованием ICB в чрезвычайно жарком климате. Эта статья дополняет существующую литературу путем всестороннего обзора концепций в условиях жаркого климата в свете нехватки соответствующих исследований. Это позволит нам составить будущие рекомендации в отношении фактической эффективности ICB, а также когда и где мы должны их использовать с точки зрения ориентации здания.Сила этого исследования заключается в непрерывном мониторинге и реальных экспериментах, которые предлагают множество преимуществ, включая отслеживание производительности в реальной жизни, принятие немедленных точных решений, обеспечение наиболее эффективного и действенного использования ресурсов и, наконец, оценку степени, в которой проект/материал иметь или имело желаемое воздействие. Непрерывный мониторинг и реальные эксперименты можно сравнить с моделированием, которое может иметь ошибки и страдать от недостатка точности.Хотя в этом исследовании в качестве места проведения тематического исследования используется Шарджа, можно утверждать, что большинство результатов применимы к аналогичным климатическим и экологическим условиям. В следующем разделе будет освещена методология, принятая для этого исследования.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ)Резюме ключевых исследований бетонных блоков

3. Методология

3.1. Методы КМ и ИК

Экспериментальное исследование считается одним из основополагающих количественных методов исследования. В этом поле набор переменных будет оставаться постоянным, в то время как другой набор переменных будет измеряться как предмет эксперимента (Groat and Wang 2013). Многие исследователи зданий используют подход CM для оптимизации характеристик здания. В Италии CM использовался для проверки теплового эффекта инновационной прохладной крыши на жилых зданиях (Pisello and Cotana 2014).В другом интересном исследовании использовалась CM поведения жильцов, интегрированная в модели прогнозирования в долгосрочной перспективе, чтобы оценить влияние энергопотребления в офисе (Piselli and Pisello 2019). Подход CM также используется для оценки строительных материалов и их тепловых характеристик. В исследовании проанализировано долгосрочное и краткосрочное влияние температуры и влажности на структурные свойства глинобитных зданий с использованием КМ (Zonno et al. 2019). Кроме того, CM был принят в исследовании, направленном на определение схватывания и твердения раствора и бетона (Reinhardt and Grosse 2004).Тем не менее, ИК-метод также является очень эффективным инструментом для мониторинга и оценки тепловых условий путем сбора данных. Согласно Баларасу и Аргириу, этот метод предполагает обнаружение электромагнитного излучения в ИК-диапазоне, испускаемого проверяемым объектом или компонентом здания в области архитектурных исследований. Собранную информацию можно использовать как часть других следственных процедур для выявления потенциальных проблем, количественной оценки потенциальной экономии энергии, планирования мероприятий и установления приоритетов (Баларас и Аргириу, 2002 г.).В исследовании использовался метод ИК для проверки скорости теплового потока теплового моста в зданиях (O’Grady, Lechowska, and Harte 2017a). ИК также очень хорошо работает на открытом воздухе, так как в одном исследовании он использовался для количественной оценки потерь тепла через тепловые мосты, зависящие от скорости ветра (O’Grady, Lechowska, and Harte 2017b). Короче говоря, CM и IR кажутся очень эффективными инструментами, если их правильно и эффективно использовать.

3.2. Дизайн исследования

Для проведения данного исследования экспериментальная модель (зона) была построена в реальном времени в Шардже, ОАЭ, на заднем дворе Национальной лаборатории, принадлежащей второму автору исследования (см. рис. 2).Внешние размеры модели составляют 4,05 м в длину Х 2,40 м в ширину Х 3,46 м в высоту, внутренние размеры 3,59 х 1,96 х 2,72 м. Основная конструкция — блоки ICB с минимальным использованием штукатурки и деревянных балок для поддержки перекрытий. Это означает, что все стены и потолок и даже пол сделаны из ICB (см. Таблицу 2). Внутри этой зоны имеется крытое отверстие размером 0,60 м х 0,60 м на потолке для выхода воздуха. Эта зона имеет дверь 0,80 м х 1,20 м с двумя окнами 0,30 м х 0,60 м на южном фасаде.Были использованы два регистратора влажности и температуры Extech RH520A со съемным датчиком, один внутри модели (подвешенный к потолку для обеспечения точных измерений) и один прибор, расположенный снаружи на крыше (точное расположение этих приборов см. на рис. 2). Непрерывный мониторинг проводился с августа 2018 г. по август 2019 г. Первые два основных климатических фактора, которые были взяты, включали температуру и относительную влажность для модели. Во-вторых, три массовых параметра были рассчитаны на основе измерения температуры за год в виде DF, TDR и Tg, чтобы полностью понять тепловые характеристики ICB (см. Таблицу 1) с точки зрения его спецификаций.Следующим шагом было использование ИК-технологии с использованием FLIR E6 с 3-дюймовым цветным ЖК-дисплеем MSX (7,62 мм) и встроенной цифровой камерой 640 × 480. Он весит всего 1,2 фунта и обеспечивает точность 2%. Это обеспечивало одновременное хранение изображений IR/Visual/MSX FLIR E6 с разрешением 19 200 пикселей (160 x 120). Для среднего дневного представления температуры она измерялась каждые три часа с 6 часов утра (до восхода солнца) до 6 часов утра следующего дня. Среднемесячное представление температуры измерялось в начале каждой недели того же месяца, а затем вычислялось среднемесячное значение, исходя из четырех или пяти дней в зависимости от количества дней недели в месяце.Показания ИК снимались каждую субботу каждого месяца (4–5 дней в месяце) каждые 3 часа в день, начиная с 6:00 и до 6:00 следующего дня. Показания снимались как внутри, так и за пределами зоны в разные месяцы (с сентября по август). Соответственно были рассчитаны три основных массовых параметра – DF, TDR и Tg. Была предпринята попытка откалибровать показания КМ и показания ИК. Оба метода использовались для оценки всех направлений, внутри и снаружи, и в разные времена года.

Тепловые характеристики утепленного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка теплового воздействияhttps://doi. org/10.1080/13467581.2020.1781646

Экспериментальный пример и исследовательские инструменты с их расположением

Рисунок 2. Экспериментальный пример и исследовательские инструменты с их расположением

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IRhttps:// дои.org/10.1080/13467581.2020.1781646

Опубликовано онлайн:
26 июня 2020 г.

Метод КМ

4.1.1. Показания температуры и относительной влажности в течение 24 часов в летний сезон

Температура регистрировалась в течение 24 часов в течение всего года как внутри, так и снаружи модели ICB. Однако из-за ограниченного объема статьи трудно представить общий период времени.Вместо этого на Рисунке 3 показаны самые жаркие месяцы в ОАЭ: июнь, июль и август, когда страна подвергается наибольшему воздействию солнечной радиации. Как видно, наибольшее несоответствие температур внутри помещения и снаружи появилось в августе месяце. Практически все три месяца лета ОВ имеет минимальные различия между внутренней и внешней средой, а значит, ОВ была стабильной. Очевидно, что существует обратная зависимость между относительной влажностью и температурой. Например, в то время как самая высокая температура в июле была в полдень, относительная влажность, с другой стороны, была низкой.Относительная влажность относительно высока ночью, когда температура просто была низкой, может удерживать больше водяного пара, чем холодный воздух, относительная влажность падает, когда температура повышается, если в воздух не добавляется влага. С 00:44 до 6:44 все три месяца температура внутри и снаружи близка. С 6:44 до 17:44 разница заметна. Это связано с солнечным излучением, которое создает разницу между внутренним и внешним пространством. Относительная влажность внутри в большинстве случаев выше, чем снаружи, просто потому, что снаружи дует преобладающий ветер.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка ИК и показания относительной влажности за 24 часа для летнего сезона по CM

Рисунок 3. Показания температуры и относительной влажности за 24 часа для летнего сезона по CM

4.1.2. DF, TDR и Tg за один год

DF, TDR и Tg были рассчитаны на основе CM за весь год.Рисунок 4 иллюстрирует среднее значение этих параметров. Интересно, что февраль показывает наименьшие значения. Если снова проверить погоду, то в феврале 2019 года наблюдался необычный сильный дождь, который свел к минимуму разницу между внутренней и внешней средой. Таким образом, эти три параметра были сохранены низкими. Значение DF было максимальным в апреле, мае и июне и ниже в остальные месяцы. Это можно объяснить, обратившись к уравнению 1. Если DF высокий, это означает, что Tx = 0 (max) – Tx = 0 (min) низкий.Преимущества задержки декремента реализуются только тогда, когда внешняя температура колеблется значительно выше или ниже, чем внутренняя температура. TDR были максимальными в сентябре и марте. Чем выше значение TDR, тем лучше производительность тестовой модели. Общепризнано, что чем толще и устойчивее материал, тем больше времени потребуется для прохождения тепловых волн, что также означает, что более длительная задержка во времени указывает на лучшую производительность материала. Временной лаг был максимальным в апреле и мае.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка ИК , значения TDR и Tg за год по CM

Рисунок 4. Значения DF, TDR и Tg за год по CM

4.1.3. Подробный DF и TDR за день

Чтобы понять DF, TDR и Tg, возможно, стоит посмотреть подробные характеристики модели ICB с точки зрения DF, TDR и Tg за день.Значения были рассчитаны в течение 30 дней каждого месяца в августе, сентябре, октябре и ноябре 2018 года. Подробные результаты показаны на рис. 5. DF от 25 го октября показывает очень высокий скачок 0,32. Этот сценарий повторился 8 -го ноября, достигнув также 0,32. Как упоминалось ранее, если DF высокий, это означает, что Tx = 0 (max) – Tx = 0 (min) низкий. Высокие показатели в отдельные дни можно объяснить показателями ветра. 25 th октября и 8 ноября 2018 г. наблюдался горячий ветер с северо-запада, тогда как в другие дни в эти месяцы влияние внешнего ветра было меньшим. Чем выше эти два дня в пеленге, тем ниже показания TDR. Самые высокие показания TDR были получены 9   сентября и 2 ноября 2018 года. 90 003 Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IRhttps://doi.org/10.1080/13467581.2020.1781646

Опубликовано онлайн:
26 июня 2020 г.

Рисунок 9.Процентные вклады DF, TDR и Tg пяти ориентаций стен в зависимости от сезона

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IR Опубликовано в Интернете: 26 июня 2020 г.

Таблица 4. Процентное влияние DF, TDR и Tg на внешние поверхности за сезон

6. Заключение

В этой статье исследованы различные измерения внутренней и внешней температуры и относительной влажности в течение час, день и месяц модели.Эмпирические данные можно обобщить следующим образом: (1) несмотря на характерные тепловые свойства МКТ в плане снижения максимальных значений температуры в течение суток, внутренняя температура не является постоянной в течение суток. (2) внутренняя температура ночью повышается, несмотря на падение снаружи. (3) относительная влажность и температура обратно пропорциональны, хотя внутренняя влажность увеличивается в течение дня, несмотря на падение снаружи (4) тепловые параметры DF, TDR и Tg различны, и их значения изменчивы в течение суток и месяцев.По месяцам значения DF, TDR и Tg изменяются относительно летних месяцев и при высоких значениях температуры (5) для тепловых параметров DF, TDR и Tg модели ICB в четыре климатических сезона, DF находится в в диапазоне 0,23–0,26–0,38–0,39 в летний сезон, TDR в диапазоне 0,56–0,54–0,44–0,40 в летний сезон, Tg в диапазоне 6,92–9,29–14,85–8,75 ч в летний сезон. (6) при изучении внутренних и внешних измерений тепловизионной модели, в том числе различных наружных поверхностей – Верх (крыша) – Север – Юг – Восток – Запад, наблюдается четкая закономерность значений с 12 мес. периода и четырех климатических сезонов (7) отношение ориентации различных стен к значениям блочной модели по тепловым параметрам зависит от климатического сезона (осень-весна-лето-зима) и направления ориентация стены (север-юго-восток-запад) (8) крыша является фундаментальным фактором в отношении TDR и T g, так как северная стена находится на параметрах пеленгации с точки зрения их большого влияния и вклада (9) исследование доказало, что методология теплового ИК является практичной и быстрой, когда дело доходит до назначения параметров всей модели (10) из исследования и анализ измерений ИК и DF, TDR и Tg в течение четырех климатических сезонов, отмечается, что: DF модели имеют разные направления северных стен, а также более восточную ориентацию стен остальных стен.Что касается TDR, наиболее влиятельным TDR является южное направление, западное направление и крыша. Нацелены на Tg самой влиятельной модели потолка и северного направления и наиболее влиятельного западного направления, чем другая ориентация. Кроме того, в зависимости от времени года, а также ориентации стен проценты, выявленные в этом исследовании, дают четкое представление о том, как различные стены оболочки здания влияют на энергопотребление здания. Это также будет полезно для выбора единичной мощности системы охлаждения салона.Авторы рекомендуют в качестве будущих направлений исследований: (1) провести аналогичные исследования в умеренном и холодном климате (2) изучить устойчивые блоки, отличные от МКБ (3) изучить МКБ в реальных построенных зданиях с использованием различных строительных материалов.

1.4. DF, TDR и Tg за сезон

Чтобы понять три параметра по отношению к сезону, было рассчитано среднее значение за каждые 3 месяца. Рисунок 6 иллюстрирует результаты. Осенью DF показал себя очень хорошо со средним значением 0,23. Вероятно, это связано с низкой теплоемкостью в осенний период. Худшим сезоном было лето с DF 0,39. Вероятно, это связано с высокой теплоемкостью в летнее время, так как блоки не могут дышать, что приводит к высокому коэффициенту теплопередачи и низкому TDR. Осенью TDR также лучше со средним значением 0.56. Опять же, лето показало худшие результаты со средним значением 0,40. С точки зрения Tg, весна показала очень хорошие результаты, достигнув в среднем 14,85 ч, а самая низкая – осень со средним значением 6,92 ч. Принято считать, что тщательный выбор материалов может гарантировать, что сильное солнечное излучение, попадающее на внешнюю сторону стены, не будет ощущаться внутри помещения до тех пор, пока не закончится использование здания в течение дня.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IRhttps://doi.org/10.1080/13467581.2020.1781646

Опубликовано онлайн:
26 июня 2020 г.

три месяца по CM

4.2. ИК-метод

4.2.1. Средние показания температуры для пяти наружных поверхностей за пять месяцев

Температура фиксировалась в течение 24 часов в течение всего года. Таблица 3 иллюстрирует среднюю температуру в час внутри и снаружи модели ICB для пяти внешних поверхностей: севера, юга, востока, запада и верха (крыши).

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IR показания средней температуры по часам модели МКТ: север, юг, восток, запад и верх, внутри и снаружи

4.2.2. DF, TDR и Tg за год

После расчетов средней температуры в отношении IR были рассчитаны DF, TDR и Tg для одного года.Рисунок 7 суммирует показания. Рисунок 6 представляет собой диаграмму DF, TDR и Tg за один год для всех ориентаций. Преимущество использования этого типа диаграмм заключается в том, что многие переменные могут быть представлены рядом друг с другом, при этом каждой переменной присваивается одинаковое разрешение, чтобы получить целостную и общую оценку с помощью многомерных данных. Более внимательный взгляд на DF, чтобы найти, где значения меньше с точки зрения ориентации, обнаруживает, что это западная стена (синяя линия) и южная стена (зеленая линия).Северная стена имеет высокий КПД, потому что она просто не подвергается прямому облучению. График может быть полезен, если месяцы разбиты на сезоны. Например, в весенние сезоны – март, апрель и май – север имеет высокие показания, и наилучшей ориентацией для пеленгатора будет запад. TDR низкий в восточном направлении (желтая линия) и имеет высокий диапазон в других направлениях. Tg высока и работает лучше всего с точки зрения ориентации сверху (красная линия).

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IRhttps://doi.org/10.1080/13467581.2020.1781646

Опубликовано онлайн:
26 июня 2020 г.

один год

4.3. Калибровка CM и IR

Температура была измерена CM и IR в сентябре месяце для проведения калибровки. Это математическое сравнение в конечном итоге обеспечит точность обоих методов. Для калибровки и оценки методологии двух измерений измерения за сентябрь были откалиброваны как пример обоих методов измерения.Было выполнено тепловизионное ИК-излучение различных ориентаций стенок в модели, а также непрерывное измерение КМ точки в середине внутреннего периметра и точки на внешнем периметре модели. Рисунок 8 суммирует калибровку показаний средней температуры КМ и ИК 5 стен внутри и снаружи в сентябре. На том же рисунке сравнения внешней температуры -OUT обоих методов видно, что средняя температура при непрерывном методе измерения совместима с общим измерением ИК-температуры.Температура по направлениям — это и северная стена, и южная стена, и восточная стена, и западная стена, и крыша. На том же рисунке 8 представлена ​​внутренняя и внешняя температура с использованием обоих методов измерения, где также показана совместимость. Кроме того, и это очевидно, наличие этого пересечения доказывает, что оба метода верны и точны.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка IRhttps://doi.org/10.1080/13467581.2020.1781646

Опубликовано онлайн:
26 июня 2020 г.

температурные показатели 5 стен внутри и снаружи в сентябре

5. Обсуждение

5.

1. Процентное влияние DF, TDR и Tg на пять наружных поверхностей за сезон

На ранних стадиях проектирования, направленных на энергоэффективность, ориентация дома является первым решением, которое архитекторы принимают в процессе проектирования.Следовательно, необходимо получить более четкое представление о том, как различные стены оболочки здания влияют на энергетические тепловые параметры здания. Это может быть использовано в качестве инструмента для экономии энергии для здания. Необходимо отобразить относительные пропорции каждой ориентации стены и климатического сезона на тепловых параметрах с помощью статистической графической круговой диаграммы. Как показано в Таблице 4, на 12-круговых диаграммах показаны три общих тепловых параметра DF, TD и Tg для четырех климатических сезонов.Изучение этих форм в целом свидетельствует о четком варьировании доли участия каждой стенки по каждому параметру в суммарных тепловых параметрах модели при различном климатическом разделении, а также направлении стенки. Это используется для определения процента наибольшего участия в термальных сделках в зависимости от направления стены или в зависимости от климатического сезона, и будет вытекать из анализа результатов, как показано ниже.Для более глубокого анализа трех тепловых параметров, DF, TDR и Tg, в долях участия ориентации каждой стены по направлению или в терминах каждого климатического сезона, есть два направления в качестве горизонтальной оси четырех климатических сезонов. или ориентация пяти стенок по вертикальной оси, представляющая %DF, %TDR и %Tg, как показано на рисунке 9, который иллюстрирует шесть соотношений. По первому тепловому параметру DF в течение четырех климатических сезонов осени, зимы, весны и лета, несмотря на тепловые характеристики, наиболее значимы Северная стена и Восточная стена, а наименее подвержены влиянию Западная и Южная стены.По второму параметру, TDR, в течение четырех климатических сезонов больше всего страдают Южная стена, Западная стена и кровля, а Восточная и Северная стены — меньше всего. Третий изучаемый фактор, Tg, — это влияние кровли, западной стены и северной стены, а также нижнее влияние восточной и южной стен. Как правило, необходимо учитывать влияние ориентации каждой стены в доме на требования к тепловым параметрам энергии для теплового комфорта, особенно в доме с естественной вентиляцией в жарком климате.Кроме того, процент ориентации стен, приведенный выше в этом исследовании, также будет полезен, когда речь идет о выборе мощности внутреннего блока системы охлаждения.

Тепловые характеристики изолированного бетонного блока в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ): непрерывный мониторинг и оценка ИК вклады DF, TDR и Tg пяти ориентаций стенок по сезонам

Тепловые свойства и преимущества изоляционных пенобетонов

Введение

Изменение климата — одна из самых тревожных глобальных проблем, которую мировые лидеры пытаются решить с начала 21 века.Поскольку осведомленность общественности об экологических проблемах продолжает расти, это также оказывает более заметное влияние на выбор потребителей. Глобальные усилия по обеспечению более устойчивого образа жизни получили широкое распространение, о чем свидетельствует резкий рост производства и продажи экологически чистых технологий на многих мировых рынках.

Одним из примеров отрасли, на которую сильно влияет стремление потребителей к устойчивому развитию, является строительный сектор. Производители на этом рынке пытаются производить более экологически чистые продукты и производить их с использованием устойчивых и экологически чистых технологий.Это повышенное внимание к энергосберегающим возможностям продукта привело к резкому росту популярности изоляционных пенобетонов (ICF) в качестве предпочтительного материала для строительства новых зданий. Недавно провозглашенная оценка и увеличение спроса на МКФ привели к более глобальному производству материала, поскольку он используется во многих странах для различных коммерческих проектов, включая строительство квартир, отелей, магазинов и зданий кинотеатров.

Значение R ICF

Изоляционные пенобетонные пены предлагают более прочную, изоляционную и устойчивую альтернативу традиционным зданиям с деревянным каркасом, которая имеет как долгосрочные экономические, так и экологические преимущества с точки зрения снижения затрат и энергопотребления. Секрет их тепловой мощности заключается в сочетании пониженной теплопроводности и конвекции, а также в высокой тепловой массе. Эта выигрышная комбинация не только снижает энергопотребление здания, но и повышает комфорт внутри, блокируя сквозняки и обеспечивая превосходное поглощение тепла. На большинство желаемых тепловых свойств, отображаемых ICF, указывает их высокое значение R. «r» в значении R означает сопротивление материалам с более высоким значением R, имеющим лучшее сопротивление тепловому потоку по сравнению с материалами с низким значением R.Пенополистирол, из которого изготовлен ICF, является одним из лучших изоляционных материалов на рынке. ICF обычно содержат 5-дюймовую изоляцию из пенополистирола с испытательными изоляционными свойствами в диапазоне от R-22 до R-26.

Изоляция

EPS также обладает оптимальными звукопоглощающими свойствами. Они пропускают только примерно на 12,5–25 % больше звука по сравнению с деревянными стенами. В глазах владельца бизнеса этот ключевой компонент МКФ делает его крайне желательным, особенно если здание расположено на шумной городской улице или в центре мегаполиса. Кроме того, здания и дома, построенные с использованием этих материалов, обеспечивают уровень безопасности, с которым мало кто может сравниться. В среднем они в 10 раз прочнее стандартной рамной конструкции и в несколько раз прочнее конструкции CMU из «шлакоблоков».

Комбинация ICF-EPS пользуется большой популярностью у военных и правоохранительных органов благодаря своей взрыво- и баллистической стойкости. Пенополистирол уникален тем, что он не горит при воздействии высокой температуры, а вместо этого плавится. Несмотря на плавление в этих условиях, он не станет топливом для огня и обладает самозатухающими свойствами благодаря антипирену, добавляемому в пенополистирол всеми ведущими производителями ICF.

Рис. 1: Крупный план изоляции ICF с металлическим армированием.

Значения R являются ключевыми для измерения теплового сопротивления материала, однако при попытке оценить энергетические характеристики здания им не хватает уровня детализации, необходимого для определения фактических свойств теплопередачи как единственной рассматриваемой величины. К основным факторам, которые более точно отражают энергетические характеристики здания, относятся теплопроводность, конвекция, излучение и масса.

Рисунок 2: Механизмы теплообмена, включая теплопроводность, излучение и конвекцию.

Теплопроводность ICF

Теплопроводность материала напрямую связана с его способностью эффективно способствовать передаче тепла через него. Теплопроводность также часто называют теплопроводностью, которая представляет собой передачу тепла через материал путем прямого контакта одной молекулы с другой. Проводимость — единственный фактор, который напрямую измеряется значением R.Изоляция с деревянным каркасом имеет значение R, доступное только с точки зрения самого высокого номинального компонента самой изоляции стены. Это значение может вводить в заблуждение, так как большинство строителей обычно называют здание со стенами R-13 или R-21, не раскрывая при этом, что эти значения являются единственным показателем самого высокого и наиболее теплоизоляционного материала во всей конструкции.

Деревянный каркас состоит из нескольких компонентов, которые имеют множество различных R-значений, что значительно снижает подлинную теплоизоляционную ценность здания, а в некоторых случаях составляет только половину рекламируемой ценности.С другой стороны, стены ICF состоят из центральной полости, предназначенной для размещения бетона между двумя слоями изоляционной пены EPS, которая обеспечивает два в основном непрерывных слоя изоляции с рейтингом R-22 или выше.

Рисунок 3: Пакеты изоляционного пенополистирола

Тепловая конвекция и ICF

Несмотря на то, что основное внимание изоляционных материалов обычно сосредоточено на теплопроводности, именно тепловая конвекция способствует большей части потерь тепла в здании.Конвекция характеризуется передачей тепла, которая происходит за счет движения токов внутри жидкости или газа. Когда речь идет о конвекции внутри здания, обычно это движение воздуха между внутренней и внешней частью здания или «фильтрация воздуха», которая характеризует качество изоляционного материала.

Обычной мерой измерения, используемой в строительной отрасли для описания фильтрации воздуха, является «обмен воздуха в час» при перепаде давления, создаваемом дверцей вентилятора, равном 50 Па (ACH50).Стандарты энергетической звезды США для новых домов требуют менее 4-7 ACH50. Эти стандарты чрезвычайно смягчены по сравнению с более строгими правилами, установленными в Канаде, где стандарт R-2000 составляет 1,5 ACH50, и в Швеции, где требуется 0,5 ACH50 или меньше. С точки зрения измерения изоляционных качеств, чем выше значение ACH50, тем сильнее происходит внутренняя и внешняя фильтрация воздуха.

В стандартном здании с деревянным каркасом конвекция проявляется в виде сквозняков и часто является самой большой причиной потерь энергии в здании.Инфильтрация воздуха может составлять более 40% от общей потери энергии, поскольку воздух часто просачивается через многочисленные трещины и стыки между «спичками», составляющими каркас деревянного здания. Типичный недавно построенный деревянный дом будет иметь ACH50 от 1,75 до 3, однако через пару лет это число может резко возрасти до значений от 5 до 10, поскольку древесина сжимается и портится. В старых деревянных домах отсутствует почти какая-либо изоляция, и обычно их значения ACH50 составляют в среднем от 10 до 20.

Здания

ICF намного превосходят конструкции с деревянным каркасом с точки зрения блокирования воздушного потока и поддержания стабильной температуры в помещении независимо от внешней погоды или климата. Большинство зданий ICF имеют ACH50 0,5-2,5 или меньше, причем эти значения сильно зависят от типа крыши и герметизирующего материала. Этот ограничительный воздушный поток полезен с точки зрения регулирования температуры, однако в этих герметичных зданиях необходимо поддерживать адекватный воздухообмен за счет использования механической вентиляции.Этот тип умеренного воздушного потока можно комбинировать с установками рекуперации тепла/энергии или наземными теплообменниками для дополнительной экономии.

Тепловое излучение и ICF

Тепловое излучение является еще одним важным регулятором использования энергии в здании, и многие пренебрегают им при выборе материала для строительства конструкции. Тепловое излучение характеризуется передачей тепла через электромагнитные волны, которые в случае здания исходят в основном от УФ-излучения, испускаемого солнцем.Влияние этого метода теплопередачи на обмен энергией, происходящий внутри здания, в значительной степени зависит от таких факторов, как местоположение участка и преобладающий климат в этом регионе. Пассивные солнечные конструкции зданий могут помочь оптимизировать поглощающие и отражающие способности здания за счет использования солнечной ориентации, размещения окон и выбора идеальных элементов затенения, таких как выбор отделки и включение тепловой массы.

Рисунок 4: Компоненты конструкции пассивного дома, выходящие за пределы изоляции ICF.

Тепловая масса материала относится к его способности накапливать тепло. Бетон и сырцовые кирпичи имеют большую тепловую массу и действуют как батарея, хранящая тепло, которое высвобождается при понижении температуры окружающей среды. ICF с бетонным внешним видом может накапливать тепло в дневную жару, а затем отдавать его внутри ночью, поддерживая комфортную температуру при почти нулевом потреблении энергии. В умеренном климате бетон выполняет контрастную роль, задействуя пассивный солнечный дизайн, позволяя сильному зимнему солнцу нагревать стены и полы с высокой тепловой массой внутри и снаружи здания.Деревянные рамы почти не имеют тепловой массы, поэтому они не предлагают ни одного из этих преимуществ энергосбережения. Конструкция с высокой тепловой массой может быть легко встроена в стены и полы ICF, что снизит потребность в активных системах отопления и охлаждения за счет поддержания стабильной температуры окружающей среды в течение более длительного периода.

Возможность повторного использования ICF

При изучении тепловых свойств зданий ICF совершенно очевидно, что они могут экономить больше энергии и уменьшать фильтрацию воздуха по сравнению со стандартным деревянным домом, но их преимущества выходят далеко за рамки физических свойств материала.Использование бетона вместо дерева для строительства может сэкономить значительное количество деревьев, потому что весь деревянный каркас исключается. Многие бетоны содержат переработанные компоненты за счет использования дополнительных материалов, таких как летучая зола или шлак, для замены части цементного заполнителя. Старый измельченный цемент также может быть переработан, чтобы уменьшить потребность в первичных заполнителях, и большинство стальной арматуры, используемой в процессе строительства, также могут быть переработаны.

Рисунок 5: Бетонная смесь, содержащая более крупные заполнители.

Здания

ICF являются явным чемпионом среди строительных материалов, поскольку они предлагают лучшие экономические и экологические преимущества по сравнению со стандартными зданиями с деревянным каркасом. Хотя первоначальная стоимость строительства из материалов ICF примерно на 3-5% выше по сравнению с классическим деревом, стоимость обслуживания и проживания значительно ниже. Расходы на страхование зданий ICF, как правило, дешевле из-за их повышенной прочности и огнестойкости. Владельцы зданий в конечном итоге скажут примерно на 20% больше о затратах на энергию при строительстве с использованием ICF по сравнению с деревянным.

Заключение

Если предположить, что срок службы здания составляет 100 лет, один дом ICF может сэкономить около 110 тонн CO2, что более чем компенсирует выбросы CO2, связанные с производством цемента, используемого для изготовления бетона, и может способствовать увеличению прибыли компании. попытки стать углеродно-нейтральными или углеродно-отрицательными. В то время, когда все думают об изменении климата, как никогда важно обеспечить совместную работу по минимизации нашего углеродного следа.Одним из способов достижения этой цели является замена устаревших строительных материалов, таких как древесина, современными пенобетонными изоляционными материалами, что позволит как домовладельцам, так и крупным застройщикам внести свой вклад в смягчение негативного воздействия на окружающую среду и сокращение выбросов CO2.

Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Термтест

Каталожные номера

Нужно ли утеплять кирпичный дом? | Кирпичный сайдинг.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.