ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ В КОНСТРУКЦИИ ПОЛА В УСЛОВИЯХ ЙЕМЕНА

Одной из глобальных проблем современности является экологическая ситуация городов и планеты в целом. Ухудшению экологии способствуют выбросы вредных веществ в воздух, парниковый эффект, снижение запасов природных ресурсов (лесов, природных ископаемых). Большой процент электроэнергии в настоящее время уходит на охлаждение зданий в южных районах или дополнительное отопление зимой в центральных и северных районах. Кроме того, многие здания отапливаются с помощью ТЭЦ или газовыми котлами. При этом потребляется большое количество природных ресурсов. ТЭЦ также способствуют загрязнению воздуха и усиливают парниковый эффект. С целью снижения потреблений электроэнергии в последнее время стали возводить энергоэффективные здания.

При строительстве энергоэффективных здания большое внимание уделяется утеплению всех ограждающих конструкций: стен, полов, кровель. Наличие теплоизоляционных слоев позволит сохранить тепло внутри помещения зимой и защитит от перегрева летом. В существующих зданиях также можно ввести дополнительные слои теплоизоляции, что снизит процент энергозатрат, идущих на эксплуатацию здания в целом.

Пол, как конструктивный элемент здания, выполняет несущие и ограждающие функции. Поэтому к нему предъявляются дополнительные требования, связанные с контактным теплообменом между его слоями и объектами, находящимися в помещении (людьми, животными и т.д.).

Теплообмен между ногой и полом определяется величиной тепловой активности материалов, характеризуемой их коэффициентами теплоусвоения. При теплотехнических расчетах полов для характеристики тепловой активности используется показатель теплоусвоения поверхности пола Y_п ,вт/(м²∙⁰С), который показывает какое количество тепловой энергии поглощается единицей поверхности пола за единицу времени при разности температур пола и ноги в один градус.

В соответствии с СП 50.13330.2012 поверхность пола должна иметь показатель теплоусвоения Y_п, не более нормативной величины  (табл. 1).

Таблица 1.

Нормативные значения показателя теплоусвоения поверхности пола

Различают три случая определения показателя теплоусвоения поверхности пола:

1. Если покрытия пола (первый слой конструкции пола) имеет тепловую инерцию D=R₁.S₁ ≥ 0,5

Y_п= 2∙S₁                                                                     (1)

2. Если покрытия пола имеет тепловую инерцию D=R₁.S₁< 0,5, но тепловая инерция первых двух слоев D₁+D₂=R₁.S₁+R₂.S₂ ≥0,5

3. Если первые два слоя конструкции пола имеют суммарную тепловую инерцию D₁+D₂< 0,5, но тепловая инерция трех слоев D₁+D₂+D₃ ≥0,5

где: R₁, R₂, R₃ –Термическая сопротивления первого, второго и третьего слоев пола; S₁, S₂, S₃-Теплоусвоения первого, второго и третьего слоев пола.

Поверхность пола жилых и общественных зданий, вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий и отапливаемых помещений производственных зданий (на участках с постоянными рабочими местами) должна иметь показатель теплоусвоения Y_п, Вт/(м2 × °С), не более нормативной величины, установленной табл.1.

Данная статья посвящена подбору утеплителя в конструкции пола зданий, построенных в Йемене. В настоящий момент в стране отсутствует опыт по утеплению, как ограждающих конструкций, так и конструкций пола. Кроме того, для возведений зданий применяют неорганические материалы (кирпич, камень и бетон), обладающие плохими теплоизоляционными свойствами. Так показатель теплоусвоения полов составляет 30 Вт/(м² × °С), что почти в 3 раза превышает норму.

Исходя из сырьевой базы страны нами в качестве теплоизоляционных материалов были выбраны керамзитовый гравий, полиэтилен, пеностекло и ДВП, производство которого можно запустить, заменив древесное волокно на волокна, полученные из растительного сырья. На рисунке 1 представлены различные конструкции пола, для которых ниже выполнен расчет коэффициента теплоусвоения. На рисунках 2 и 3 представлены графики влияние плотности и толщины теплоизоляционного материала на показатель теплоусвоения.

Рисунок 1. Конструкция пола с применением в качестве теплоизоляционного пола

I) керамзитового гравия, II) ДВП, III) пенополиэтилен, IV) пеностекло,

V) ячеистый бетон,

Рисунок 2. Влияние плотности теплоизоляционного материала на показатель теплоусвоения пола

Рисунок 3. Влияние толщины теплоизоляционного материала на показатель теплоусвоения пола

Из рисунка 2 видно, что с увеличением плотности материала происходит и рост, по линейной зависимости, показателя теплоусвоения. Самым низким коэффициентом из используемых материалов обладает ДВП, а самым высоким керамзитовый гравий и ячеистый бетон. Применение последнего возможно уже не для любой категории помещений и зданий, а только второй и третьей группы (табл. 1). Из графика можно определить значение предельной плотности, при которой возможно применение данного теплоизоляционного материала для зданий 1 и 2 группы. Материалы будут обладать следующей предельной плотностью ДВП 600 и 900 кг/м³, керамзитовый гравий 400 и 700 кг/м³, пеностекло 200 и 800 кг/м³.

Из рисунка 3 видно, что с увеличением толщины слоя показатель теплоусвоения полов уменьшается. В данном случае зависимость не линейная, а экспоненциальная. Вначале с увеличением теплоизоляционного слоя пола наблюдается резкое снижение показателя Y_п, а затем процесс замедляется. Из графика видно, что наиболее эффективным теплоизоляционным материалов является пенополиэтилен. Необходимо отметить, что для этого материала показатель теплоусвоения пола практически не изменяется с увеличением толщины теплоизоляционного слоя. На втором месте находиться ДВП. По нормам проходят полы с толщиной слоя из этого материала для первой и второй группы более 10 и 5 мм. Для керамзитового гравия толщина должна быть уже не меньше 30 и 15 мм.

Из полученных данных можно сделать вывод, что наиболее эффективными будут II и III тип пола, конструкции которых представлены на рисунке 1.

Список литературы:

1. Беляев, В.С. Энергоэффективность и теплозащита зданий. Учебное пособие / Беляев В.С., Граник Ю.Г., Матросов Ю.А. – М.: Издательство АСВ, 2012. – 400 с.
2. Гиндоян, А. Г. Тепловой режим конструкций полов/Гиндоян А. Г.–М.: Стройиздат, 1984. – 222 с.
3. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003, –М.: Минрегион России, 2012. – 95 с.