VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Утеплениедома. Актуальность проблемы. Цели и задачи.

Актуальность

В настоящее время основные источники энергии являются не возобновляемыми. Топливо при использовании переходит в энергию, которая в дальнейшем используется в различных сферах деятельности. Но с каждым годом на бытовые нужды расходуется все больше и больше электроэнергии, природного газа, тепла и воды. А между тем, многие месторождения в обжитых местах уже исчерпаны, а новые приходится искать в труднодоступных районах.

Цель работы

Целью моей работы является нахождение экономичного способа сохранения тепла в доме.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучение различных систем отопления и вариантов сохранения тепла

2. Выявление преимуществ и недостатков найденных вариантов

3. Разработка плана по проведению эксперимента

4. Оценка правильности выбора

Анализ сферы на сегодняшний день

Как говорилось во вступлении, топливо при переработке переходит в энергию, которая в дальнейшем используется в различных сферах деятельности. Рассмотрим тепловой вид энергии на примере отопления. Отапливаться дома могут различными способами: газом, дровами, углем и т.д. Могут быть использованы печки, водяное отопление. Все зависит от дома. Некоторые вешают под окна конвекторы. В условиях Европейской части России, с конца апреля по начало октября, солнечный коллектор может решить проблему теплой воды.

Из всех отопительных систем радиаторные водяные системы являются наиболее распространенными, особенно в жилых и общественных зданиях.

• Главное преимущество радиаторных отопительных систем – относительная невысокая стоимость системы.

• К минусам можно отнести работу этих систем по определенному отопительному сезону.

Если дом имеет централизованное теплоснабжение, то сроки устанавливают уполномоченные органы (как правило, муниципалитеты). При этом начало отопительного периода устанавливается при среднесуточной температуре за окном ниже +8 градусов в течение пяти суток подряд. Конец - когда среднесуточная температура поднимается выше +8 в течение пяти суток подряд.

С каждым днем люди стараются придумать более эффективный и в то же время экономичный способ отопления своих домов. Например, в Германии сейчас действует такая система отопления: в частных домах — свои котельные, в многоквартирных домах — отдельное газовое оборудование, которое греет воду для батарей. Также на всех батареях установлены вентили с термостатами, ими регулируют температуру в помещении. В гостиной, где семья проводит много времени, отопление включают посильнее, а в туалете — на самый минимум.

• К преимуществам использования термостатов можно отнести экономию тепла в помещении и сбережение материальных средств на обогрев дома.

• К недостаткам ­— необходимость в постоянном отслеживании температуры воздуха. А также при использовании таких батарей нужно учитывать возможность быстрого появления плесени и грибков из-за частой смены температуры.

В Европе одним из основных трендов в развитии жилищного строительства становится создание пассивных домов.

• Основные их преимущества — минимальные затраты на отопление и здоровый микроклимат.

Пассивные дома — это достаточно новый стандарт для жилых строений. Благодаря утеплению и герметизации оболочки здания затраты на отопление в нем ничтожно малы и нет нужды в привычных системах отопления. Тема пассивных домов популярна сегодня в Германии и Австрии. За десятилетие там построено более 16 тыс. таких домов, причем в последние три-четыре года объемы растут очень быстрыми темпами. Требования к эффективности зданий в Германии постоянно ужесточаются, все чаще можно услышать, что через несколько лет пассивные дома могут стать обязательным общегерманским стандартом. Другие дома строить не будут вовсе.

Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения тепловых потерь здания.

Технология пассивного дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей: не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется несколько слоёв теплоизоляции — внутренняя и внешняя. Это позволяет не выпускать тепло из дома. Также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах тепловые потери через ограждающие поверхности в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.

Теплоизоляция — это один из наиболее экономичных и эффективных вариантов сохранения тепла.

Теплоизоляция (Тепловая изоляция) — это элементы конструкции, уменьшающие процесс теплопередачи и выполняющие роль основного термического сопротивления в конструкции. Также термин может означать материалы для выполнения таких элементов или комплекс мероприятий по их устройству.

Различают три вида утепления стен: наружное, внутреннее, и изоляция, выполненная внутри стены.

По технологии необходимо утеплять стены дома снаружи – это будет наиболее правильным вариантом. Внутреннее утепление применяется только тогда, когда невозможно по каким-либо причинам выполнить внешнее. Утеплитель, находящийся снаружи возьмет на себя при морозах отрицательную температуру, не дав ей достигнуть стен дома. Поэтому температура стен и температура внутри дома будут схожими.

При выполненной внутренней теплоизоляции стены, как правило, начинают промерзать. В местах соприкосновения внутреннего утеплителя со стенами начинает образовываться конденсат. Следовательно, в этих местах начнет скапливаться влага, ведущая к появлению сырости, а затем – плесени и грибка, которые не только негативно влияют на здоровье жильцов, но и уменьшают, к тому же, срок службы материала, из которого изготовлены данные стены.

Наружное утепление фасадов решает следующие важные задачи:

• Сохранение и аккумулирование внутри помещений тепла.

• Существенное понижение затрат на отопление здания.

• Улучшение звуковой изоляции.

• Удаление почти всех препятствий, мешающих выведению образующегося на фасадных стенах конденсата. Это служит отличной профилактикой грибка, плесени, а также солевого налета, образующегося со стороны наружных стен не утепленного здания

• Сохранение эксплуатационных характеристик здания, что позволяет намного увеличить его долговечность.

Существующие решения

В таблице представлена теплопроводность различных строительных и теплоизоляционных материалов с их коэффициентом теплопроводности.

№	Материал	К-т теплопроводности Вт/м*К
1.	Гипс строительный	0,35
2.	Пенобетон	0,3
3.	Мипора (жесткий пенопласт)	0,085
4.	Стекловата	0,05
5.	Вата минеральная легкая	0,045
6.	Гернитовый шнур	0,044
7.	Вилатермовые трубки	0,04
8.	Пенопласт ПС-4	0,04
9.	Пенополистирол ПС-Б	0,04
10.	Ипорка (вспененная смола)	0,038
11.	Пеностекло	0,037
12.	Пробковые листы легкие	0,035
13.	Каучук вспененный	0,03
14.	Полиэтилен вспененный	0,029
15.	Пенополиуретановые панели	0,025

Эксперимент

В качестве эксперимента я предлагаю проверить характеристики теплоизоляционных материалов. Целью эксперимента является наглядное сравнение теплопроводности различных материалов. Для проведения измерений:

1. Построим прототип комнаты (уменьшенный). Основные стены сделаем из ПВХ панелей, перегородку — из картона.

2. Проведем 2 эксперимента:

• На половину перегородки прикрепим теплоизоляционный материал – пенополиэтилен. А на второй половине картона вырежем «окошко» и закроем его фольгой. Потом в образовавшуюся комнату поместим 2 сосуда с кипятком. Далее всю конструкцию накроем крышкой из пенополиэтилена. Спустя некоторое время в «комнате» температура повысится. Чтобы лучше увидеть распределение температуры исследуемой поверхности мы воспользуемся тепловизором.

• На перегородку прикрепим утеплитель – пенополистирол. Затем проделаем те же действия, что и в 1 эксперименте. После снятия крышки измерим температуру внутри «комнаты».

1. Сравним полученные температуры и узнаем какой материал является наиболее эффективным.

Вывод

В заключение я хотела бы сравнить характеристики трех разных домов:

1. Дом, построенный в 1990х годах

2. Пассивный дом

3. Дом, построенный в настоящее время (СП 50.13330.2012)

	Дом 1990 годов R (м²Сº/Вт)	Дом 2013 года R (м²Сº/Вт)	Пассивный дом R (м²Сº/Вт)
Стены	1,15	3,15	6,7
Окна и балконные двери	0,20	0,55	1,5
Теплый чердак	1,5	4,7	5,2
Технические подполья	1,9	4,1	6,5

Если рассмотреть жилые дома, построенные до 1991 года, то нужно сказать, что эти дома требуется утеплить приблизительно в 3 раза для того, чтобы они стали соответствовать современным нормам. Также, если сравнить современный дом и пассивный, то видна большая разница в их сопротивлении: примерно 1,5-2 раза.

Заключение

Тепловые потери в жилом здании в основном зависят от разницы температур: в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше) и теплозащитных свойств ограждающих конструкций.

В заключение я хочу отметить, что достигла поставленной цели и нашла экономичный и в тоже время эффективный способ сохранения тепла в доме. Использование теплоизоляционных материалов с высоким сопротивлением поможет препятствовать «утечке» тепла.

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты данного исследования могут стать основанием для разработки комплекса мероприятий по сбережению тепла и привлечению общественности к решению этой проблемы.

Код для цитирования: Скопировать