С целью предварительного выбора утеплителя, наиболее подходящего для каркасных домов, был проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств теплоизоляционных плит из минеральной ваты, беспрессового и экструзионного пенополистирола. Для этого в течение отопительного периода проводились натурные испытания построенного в г. Тамбове в 2013 году экспериментального каркасного дома площадью 9 кв. метров, аналогичного представленному на фотографии, отапливаемого масляным радиатором с термостатом за счет электроэнергии, расход которой учитывался с помощью счетчика.
Ограждающие конструкции дома представляют собой панели, состоящие из деревянного каркаса, внутренней обшивки из листов гипсовой штукатурки пароизоляционной пленки, утеплителя и внешней обшивки из декоративных цементно-стружечных плит. В качестве теплоизоляционных материалов применялись плиты экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС 35, плиты беспрессового пенополистирола ПСБ-С М15 минераловатные плиты П-75 с наружной гидроветрозащитной пленкой и без нее. Требуемая толщина утеплителей определялась теплотехническим расчетом и составила для пенополистирольных плит 100 мм, для минераловатных — 150 (3 х 50) мм.
В ходе испытаний исследовался температурно-влажностный режим самих утеплителей и помещения. На основе результатов натурных испытаний авторами проводился анализ влажностного режима эксплуатации указанных утеплителей. Отмечается, что на содержание влаги в теплоизоляционном материале оказывает влияние не только его строение, но и конструктивное решение ограждения.
Таблица 1. Средние за 10 дней отопительного периода значения температур на внутренней и внешней поверхностях теплоизоляционных слоев
| Тип ограждения и материал утепления | Температура вблизи внутренней поверхности, | Температура вблизи внешней поверхности, | Разница температур, °С | Относительная разность температур, пС/см |
| Стена, минватные плиты с гидроветрозащитной пленкой |
21,61 |
8,36 |
13,25 |
0,88 |
| Стена, плиты ПЕНОПЛЭКС® |
22,2 |
12,26 |
9,94 |
0,99 |
| Стена, минватные плиты без гидроветрозащитной пленки |
22,29 |
10,21 |
12,08 |
0,81 |
| Потолок, минватные плиты |
23,25 |
9,52 |
13,73 |
0,92 |
| Пол, плиты ПЕНОПЛЭКС® |
18,93 |
10,6 |
8,33 |
0,83 |
Наличие гидроветрозащитной пленки в стенах, утепленных минераловатными плитами без воздушного зазора, способствует накоплению влаги а значит, снижению их теплотехнической эффективности. При этом наибольшее значение влажности наблюдалось у первого со стороны помещения слоя плит. Влажность беспрессового пенополистирола ПСБ-С М15, макроструктура которого характеризуется высоким содержанием межгранульных пустот, имела максимальное из рассматриваемых материалов значение. Экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС® с однородной замкнутой мелкоячеистой структурой отличается наименьшим накоплением влаги что, безусловно, повышает эффективность его применения в каркасном строительстве.
Таблица 2. Значения коэффициентов теплопроводности теплоизоляционных материалов, определенные на разных этапах эксплуатации каркасного дома
|
Материал |
Значения коэффициента теплопроводности, Вт/(м-°С) | ||
| Исходные (2013 г.) | Исходные (2013 г.) | Через 3 года эксплуатации (2016 г.) | |
| Минватные плиты с гидроветрозащитной пленкой |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
| Минватные плиты без гидроветрозащитной пленки |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
| Плиты ПСБ-С М15 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
| Плиты ПЕНОПЛЭКС® |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
Известно, что теплоизоляционные свойства утеплителя характеризуются разницей температур на его поверхностях при эксплуатации. Представленные результаты измерения температур показывают, что наибольшей теплотехнической эффективностью обладает теплоизоляционный слой из плит экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®. Выполненный на основе полученных в ходе натурных испытаний данных расчет энергоэффективности ограждающих конструкций с различными утеплителями показал, что, в отличие от минераловатных плит П-75 и беспрессового пенополистирола ПСБ-С М15, теплоизоляция из экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® позволяет снизить финансовые расходы на отопление на 15% в год. Несмотря на преобладающую стоимость экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®, утепление им каркасного дома имеет наибольший экономический эффект.
Это объясняется высокой энергоэффективностью и максимальной долговечностью, позволяющей сократить количество вынужденных ремонтов. С целью исследования стабильности теплоизоляционных свойств рассматриваемых материалов во времени в рамках натурных испытаний проводилось определение значений коэффициента теплопроводности. Полученные данные показывают стабильность теплофизических характеристик пенополистирольных плит ПЕНОПЛЭКС®. Приведенные в данной статье результаты лабораторных и длительных натурных испытаний широко распространенных теплоизоляционных материалов позволяют сделать вывод о том, что наибольшей эффективностью применения в каркасном домостроении характеризуются плиты экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®.
