§1.11. Современные направления повышения термического сопротивления ограждающих конструкций.

Практически весь исторический период главным строительным материалом было дерево (А. = 0,14 — 0,3.5 Вт/м К), природный или искусственный камень (А.= 0.19 — 3.48 Вт/м К). С позиции строи­тельной теплофизики дерево более предпочтительный материал, но его высокая пожарная опасность, особенно в условиях городского социума, предопределило использование камня.

Традиционным направлением деятельности специалистов по строительному материаловедению является создание материалов сповышенными теплозащитными свойствами при достаточных прочностных характеристиках. Тенденции повышения тепло­технических свойств легкого бетона подробно рассматриваются в монографии [5].

Малое значение коэффициента теплопроводности воздуха ( А. =

0. 024 Вт/м К) привело к идее активного использования этого свойства в строительных конструкциях — пустотных стеклоблоках, воздушныех прослойках и пустотах, сформированных искусственно. Оценка теплофизических свойств наружных конструкций со специально созданными воздушными прослойками подробно обсуждается в отечественных учебных пособиях [15,17,20]. Стеновые панели из легкого бетона с повышенной теплозащитой готовятся в заводском цехе,что позволяет осуществлять контроль их теплозащитных свойств в процессе изготовления.

Процесс урбанизации в XX веке существенно изменил пути решения многих строительных задач, и, в частности, строительной теплофизики. В строительном деле наблюдается тенденция к относительному сокращению использования природных материалов и вовлечение новых (нетрадиционных) материалов искусственного происхождения. В современном строительстве произошло разделение служебных функций конструктивных элементов здания: каркас обеспечивает необходимую прочность строения, материал — наполнитель стеновых панелей определяется необходимой теплозащитой.

Авторы [7] отмечают, что в США при стандартной толщине стены h = 10 см, стеновые панели с повышенной теплоизоляцией* имеют термическое сопротивление R_cr = 11,0 ед. , а чердачных перекрытий R = 19,0 ед.

Из анализа формулы (6.13) следует, что увеличения требуемого значения коэффициента термического сопротивления можно достичь усложнением конструкции стены и вовлечением воздуха в качестве "утеплителя".

На рис.1.12 приведен вид фрагмента стены и окна с супер — усиленной теплоизоляцией R = 30 ед. [7].Термическое сопротивление чердачных перекрытий еще больше = бОед. Прежде всего отметим, что фрагмент является сложным инженерным изделием. В сечении стеновой панели имеется до шести индивидуальных слоев. Теплоизолирующую функцию несут композиция воздух — стекловолокно( X — 0,041 Вт/м К) и воздушный зазор между стеной и наружной обшивкой на относе.

Для предотвращения проникновения влаги в конструкцию стены ее внешняя поверхность выполнена, в виде панели с битумным наполнением. С внутренней стороны панель герметизирована спомощью пластмассовых мембран (с целью предотвращения конденсирования влаги внутри помещения на холодной стене).

Для снижения теплопроводности конструкции по ее краям сосновые стойки разделены панелью из мазонита ( А, = 0.22 Вт/мК). Для уменьшения теплопотерь через окна используется двойное остекление и покрытие одной из внутренних поверхностей стекла тонкой пленкой оксида олова. Покрытие отражает инфракрасное излучение из помещения обратно. Пространство между стеклами заполнено инертными газами — ксеноном, аргоном или создается вакуум.

В зданиях с такой суперусиленной теплоизоляцией люди и бытовые электроприборы выступают эффективными источниками свободного тепла. За счет этих источников температура в зданиях поднимается почти на 16,5° С. Дополнительно осуществляется

ПОКРЫТИГ СО СЛАБОЙ

ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ

СПОСОБНОСТЬЮ

(.J)- теплоизолирующее

ИНФРАКРАСНОЕ

(тепловое)

излучение

СТЕКЛОВОЛОКНО /(А)-ПАНЕЛЬ

С ЕИ 'УМНЫМ НАПОЛНЕНИЕ*?

С 6У НАРУЖНАЯ

■ ПРеССЗАКМД! ПАИсЯЬ -СО

^осноаьм spscok

ПРОКЛАДКА

ИЗ пластмассы ~(й)

О&ШИВКА

ВОЗДУШНЫЙ / ^

ЗАЗОР ЛАНБ"Ь ^

ИЗ МАЗОНИТ

А

Стены и окна с суперусиленной теплоизоляцией могут снизить потребление тепловой энергии более чем на 75% по сравнению с той, которая использовалась в жилых зданиях, построенных до 1973 г. В стенах с обычной теплоизоляцией тепло выходит наружу через деревянные стояки между внутренней и наружной панелями. В стенах шведской конструкции этот недостаток устраняется использованием прокладок из мазонита между двумя сосновыми брусками. Стены с суперусиленной теплоизоляцией с внутренней стороны герметизируются с помощью пластмассовых мембран в целях предотвращения конденсирования влаги внутри помещения на холодной стене. Тепловые потери через окна с двойным остеклением можно снизить наполовину, если одну из внутренних поверхностей стекла покрыть веществом со слабой излучающей способностью, например, оксидом олова, а пространство между стеклами заполнить инертным газом - ксеноном или аргоном.

Рис.1.12 Фрагмент стены и окна с суперусиленной теплоизоляцией [7]

.

рекуперация тепла из удаляемого воздуха при вентиляции. В современном строительстве активно используется аккумулирование излишнего тепла,выделяемого в дневное время людьми.осветительными устройствами,научными и бытовыми приборами, а также солнечной энергии.поступающей через окна.Аккумулирование осуществляется специально устроенными стенками с большой теплоемкостью. Важным резервом сохранения тепла в зданиях является снижение потери его через окна — оптимальные размеры, дополнительное остекление, повышенная герметизация. Повышение сопротивления теплопередаче через окна достигают заполнением пространства между стеклами инертными газами либо специальным материалом — аэрогелем. Аэрогель —пористая структура из мельчайших частиц стекла, прозрачная для видимого света.