Утепление деревянного каркасного дома: Как и чем утеплить каркасный дом – этапы и особенности работ

Как утеплить каркасный дом

Теплопотери здания обусловлены воздухообменом и тепловым излучением. Нагретый тёплый воздух помещения, согласно законам физики, поднимается вверх, растекается по потолку и, естественно, нагревает его, а затем, уже несколько охлажденный, по стене спускается вниз. Именно здесь, если стена не утеплена или утеплена плохо, воздух охлаждается ещё больше. И дальше, около пола, воздух может стать холодным настолько, что будут мерзнуть ноги, хотя в помещении при этом может быть достаточно тепло.

Итак, приступаем к утеплению нашего дома.

Сначала проведем ревизию нашего дома на предмет потери тепла. Большие потери тепла в доме могут быть связаны с окнами, поэтому в первую очередь очень внимательно надо осмотреть окна и подоконники. Если окна плохо защищены от холода, то утепление деревянного дома нужно начать именно с них. Самое хорошее и радикальное средство – это поставить новые деревянные или пластиковые окна — кому как нравится, — но обязательно с двухкамерными стеклопакетами, и тогда потери тепла сократятся сразу в 1,5 – 2 раза. Но если не хватает средств, то самое простое, что можно сделать, — это тщательно заклеить все щели в рамах, а стекла поставить на какой-нибудь герметик, лучше на силиконовый.

Затем надо внимательно и очень тщательно осмотреть все поверхности – и потолок, и стены, и пол. В первую очередь надо найти места, которые влажные на ощупь, или из которых дует. Если вы во время своего осмотра обнаружите какие-нибудь дыры или щели, нужно заткнуть их паклей, заделать герметикам или залить монтажной пеной.

Только закончив такой осмотр и исправив все недочеты, можно приступать непосредственно к утеплению дома.

Утепляем потолок базальтовой теплоизоляцией ECOROCK (Экорок)

Еще одно условие – при утеплении потолка не забудьте сделать пароизоляцию. Ее назначение – не дать водяному пару из помещения, где влажность всегда присутствует, проникнуть в утеплитель и превратиться в конденсат, тогда утеплитель может потерять свои теплоизоляционные свойства. Чем меньше пропускная способность паров пароизоляционной пленки, тем лучше. Раньше для этой цели служил рубероид, на худой конец можно просто постелить полиэтиленовую пленку, но если позволяют средства – лучше выбрать более современную и надежную пароизоляционную пленку Наноизол В, и лишь потом на нее положить утеплитель ECOROCK.

На этом можно было бы и закончить утепление потолка деревянного дома, — при условии, что у вас хорошая крыша и с нее ничего не будет капать на утеплитель. Но если такой уверенности нет, то вам придется потратиться еще на одну пленку, Наноизол А. Она не пропускает капли воды в утеплитель сверху и одновременно выпускать влагу из утеплителя (ведь незначительное количество влаги все равно может попасть в утеплитель). У такой пленки высокая паропроницаемость. Такие пленки называются диффузионными, именно они помогут защитить ваш утеплитель от протечек с крыши. Как известно, намокший утеплитель на 80% теряет свои теплоизоляционные свойства.

Утепляем поверхность стен базальтовой теплоизоляцией ECOROCK (Экорок)

Внутреннее утепление

• Внешняя стена дома остаётся холодной, а это значит, что дом будет быстро охлаждаться.
• Между стеной и утеплителем может появиться конденсат.
• Полезная площадь дома уменьшается.
• В местах, где наружная стена примыкает к перекрытию, будут образовываться так называемые «мостики» холода, так как утеплить эти места практически невозможно.
• Стены деревянного дома перестанут «дышать».

Приступая к утеплению стен деревянного дома, сначала нужно просто проконопатить стены – сначала снаружи, а потом изнутри. Для этого издавна использовался мох или пакля. В наше время хорошими утеплителями считаются: ленточная пакля, льняной войлок, джут. Эти материалы легко применять в заделке щелей и других недостатков в стенах, а качество остается хорошим в течение длительного времени.

Конопатить начинают с нижних пазов, двигаясь по периметру дома, поднимаясь постепенно вверх. Закончив обработку внешних стен, приступают к внутренним. При утеплении деревянных домов необходимо уделять особое внимание углам, так как углы подвержены большим потерям тепла, чем стены. Это происходит из-за конструктивных особенностей углов и структуры древесины дома. Желательно сначала положить слой пакли, а потом обить углы досками – самый простой способ предотвратить потерю тепла в этих местах.

Деревянный дом – строение особенное, с особым микроклиматом внутри. Именно поэтому в качестве утеплителя желательно применять экологически чистые материалы. Ведь очень важно, каким воздухом вы будете дышать в своем доме. Таким качеством обладает утеплитель ECOROCK, так как в нем содержание фенол и формальдегида в три раза меньше установленной нормы по санитарно-эпидемиологическому надзору Глава II, раздел 6. «Требования полимерным и полимерсодержащим строительным материалам и мебели» и МР 29ФЦ/2688-2003. Т.е. содержание вредных веществ меньше, чем в обычной бытовой мебели, которая находится внутри жилого помещения.

Чтобы утеплить дом изнутри, прибиваются вертикальные бруски на расстоянии, соответствующем ширине утеплителя. В этом случае утеплитель резать по ширине не придется и, значит, будет меньше отходов. Затем поверх брусков прибивается гипсокартон.

Внешнее утепление стен базальтовой теплоизоляцией ECOROCK (Экорок)

Процесс наружного утепления деревянного дома в достаточной мере трудоемок и сложен, он требует тщательного подхода. Эти работы лучше проводить в летний период (в сухую и теплую погоду). Стены дома необходимо, если этого не сделали раньше, обработать антипиренами (чтобы сделать их негорючими) и антисептиками (чтобы предохранить от грибков и плесени). Далее необходимо дополнительно проконопатить стены дома и только потом приступить непосредственно к утеплению стен, используя современные утепляющие материалы, выбор которых велик. Нужно только учитывать, чтобы утеплитель был термостоек, чтобы он обладал высокими антикоррозийными свойствами.

Первый вариант
Утеплитель прикрепляется к поверхности фасада специальными дюбелями, затем он облицовывается кирпичом, строительным или декоративным камнем, причем нижний ряд облицовочного материала должен размещаться на наружном выступе фундамента. А чтобы во время колебаний температуры и влажности в слое утеплителя не возникал конденсат, нужно обязательно сделать каналы для вентиляции около фундамента и карниза дома.

Второй вариант
Утеплитель крепится к поверхности фасада между направляющими (они могут быть сделаны как из дерева, так и из металла). Необходимо предусмотреть, чтобы толщина утеплителя была меньше (не менее 6 см), чем выступ направляющих, чтобы между утеплителем и поверхностью облицовки создавалась воздушная прослойка. По сути дела, здесь речь идет о НВФ – навесных вентилируемых фасадах, — но это уже тема другой статьи.

Как показала практика, — оба варианта утепления стен имеют право на существование. Какой вариант больше подходит, — решать вам.

И последнее, необходимо напомнить, что облицовывать деревянные стены дома желательно не раньше чем через 1,5 года после возведения. Тогда древесина успеет полностью высохнуть.

Утепляем пол базальтовой теплоизоляцией ECOROCK (Экорок)
Немаловажную роль в утеплении всего дома играет пол, так как при плохой теплоизоляции пола можно потерять значительное количество тепла.

Для утепления пола следует предпринять следующие шаги:

В качестве утеплителя применяются минеральные материалы, между черновым полом и утеплителем придется положить парогидроизоляционную пленку Наноизол С, так как в этом случае утеплитель будет впитывать влагу и, соответственно, терять свои теплоизоляционные свойства.

Итак, в доме стало тепло, а значит комфортно и уютно!

Утепление частного деревянного дома особенности устройства пирога утепления

      Правильно выполненное утепление помогает создать энергоэффективный и комфортный для проживания дом. Основные конструкции нуждающиеся в утеплении и качественном монтаже, через которые осуществляются основные теплопотери дома происходят через следующие конструкции:

• Стены
• перекрытия пола
• Окна
• Кровля

      Для обеспечения высокой энергоэффективности вышеназванных конструкции (кроме окон), необходимо защитить утеплитель от попадания влаги. Ведь при увлажнении утеплителя ослабляются или полностью теряются основные его свойства – способность удерживать тепло.

      Возникновение влаги возможно как от внешних факторов, так и внутренних. В воздухе всегда присутствуют частицы воды в газообразном состоянии, поэтому проходя сквозь строительные конструкции и попадая на утеплитель, у газа есть условия для превращения в воду, чего нельзя допускать.

      Поэтому при устройстве теплоизоляционного «пирога» есть неизменные элементы:

      Пароизоляция (внутренняя защита) – материал основная функция, которого защита утеплителя конструкций от попадания пара, образующегося в помещениях и стремящегося наружу – при попадании на утеплитель у пара есть условия для перехода в состояние воды.

      Ветер –воздушный поток , проникая сквозь обшивку конструкций, также может негативно воздействовать на утеплитель из за возможности образования влаги и повреждения структуры утеплителя?

      Ветро-влагозащита (внешняя защита) – материал, создающий надежную защиту от воздействия потоков воздуха на утеплитель. При этом ветрозащита не влияет на значение паропроницаемости, что означает в случае увлажнения утеплителя, влага, во время процесса испарения сможет беспрепятственно выйти из него. 

      Главное правило в устройстве теплоизоляционного «пирога» которое нужно запомнить:

1. Пароизоляция со стороны внутренней части дома — образование пара идет внутри помещений и направлено наружу.
2. Утеплитель между
3. И ветровлагозащита   со стороны улицы. Ветрозащита/гидроизоляция/паропроницаемая мембрана на разрезах, которые вы можете найти в интернете называется по разному, но суть одна.

      *Все остальное условно не показано — это особенности устройства каждой отдельной конструкции – перекрытий, стен и кровли.

      Схема устройства утепления и применяемые материалы для утепления стен частного деревянного дома зависят, от выбранной технологии строительства, самыми популярными на сегодняшний день являются:

1. Каркасные дома по канадской технологии.
2. Дома из профилированного бруса.
3. Дома из клееного профилированного бруса.
4. Дома из оцилиндрованного бревна.

Утепление каркасных домов (канадская технология).

      Строительство каркасного дома с соблюдением технологии гарантирует получение надежного и энергоэффективного дома. В качестве основного утепления каркасного дома могут быть применены следующие материалы.

      В качестве первого примера мы хотели бы рассказать о материале применяемого нашей компанией, по причине хороших свойств и положительного опыта использования данного утеплителя, в городе Тюмень достаточная ширина утеплителя для каркасного дома 200 мм.

      1. Эковата –утеплитель состоящий на 80% из вторичной целлюлозы (бумага) остальные 20% «бура» и борная кислота

      Плюсы:

• экологически чистый материал
• Поддерживает комфортный микроклимат в помещение, т.к. может впитывать влагу из помещения, а потом быстро ее отдать, т.е. материал «дышит»
• Хорошо заполняет любые полости, труднодоступные места, щели, зазоры.
• Высокая энергоэффективность, по причине бесшовной структуры (исключает появление дополнительных «мостиков холода»), что позволяет экономить на отоплении в зимний период.
• Имеет высокий уровень звукоизоляции.
• Малый расход материала.
• Доступная цена, хорошее качество.
• Пожаробезопасный материал, который не горит а «тлеет»

      Минусы, о которых чаще всего говорят, получаются только от некачественно выполненных работ – поэтому единственным минусом будем считать высокие требования к качеству выполнения работ и необходимость специализированного оборудования.

      2. Пенопласт (пенополистирол) (НЕ РЕКОМЕНДУЕМ для деревянного домостроения)

      Плюсы:

• Низкая цена, данный плюс не советуем рассматривать как основной при выборе материала.
• Хорошая теплоизоляция (высокое значение сопротивления теплопередаче) – обеспечивается структурой материала .
• Малый вес.
• Долговечность при условии хорошей защиты от солнечных лучей, грызунов. Наш опыт показывает, что как-либо защитить пенопласт от грызунов в стенах каркасных домов бесполезное занятие.
• Высокая устойчивость против грибков и микроорганизмов – материал искусственного происхождения.
• Простота монтажа

      Минусы:

• При горении выделяет ядовитые вещества – очень токсичные и опасные, пенопласт является самозатухающим материалом, но при наличии рядом деревянных материалов это не работает.
• Уязвимость к грызунам.
• Неустойчив к действию растворителей. (Требуется выбор подходящих лакокрасочных материалов.)
• Низкая прочность
• Данный материал плохо «дышит» и создает паробарьер – препятствует выходу пара через стены дома, что нарушает приятный микроклимат дома и приводит к образованию конденсата на окнах, может появится плесень и неприятный запах в помещении. 

Утепление профилированного бруса.

      Для комфортного, постоянного проживания необходимая ширина сечения бруса составляет 190-200 мм. Дерево само по себе обладает высоким уровнем теплозащиты, но из-за особенностей технологии производства материала для обеспечения ветрозащиты и дополнительного утепления требуется применение межвенцового утеплителя. Слабым местом деревянных домов из профилированного бруса считаются углы дома, поэтому важна качественная сборка стенокомплекта в процессе строительства.

      Материал для утепления профилированного бруса, должен соответствовать следующим требованиям:

      1.Утеплитель должен быть способен компенсировать колебания объема древесины при ее усыхании или, наоборот набухании – естественных процессов для деревянного материала.

      2.Экологически чистый — исключает выделение вредных веществ для человека.

      3.Устойчив к гниению и долговечен.

      Поэтому мы применяем натуральный утеплитель – термолён современный материал, который соответствует этим требованиям, способный эффективно выполнять свою функцию, несмотря на некоторые недостатки деревянных материалов.

      Даже в сухом профилированном брусе будут, происходит естественные процессы для древесины, но менее активно, чем в брусе естественной влажности, поэтому сухой брус стоит значительно выше по уровню качества, чем влажный.

Утепление клееного профилированного бруса

      Клееный профилированный брус – материал высшего качества, для строительства дома из дерева, прошедший цикл технологической обработки, лишен практически всех недостатков деревянного домостроения:

• Минимальная усадка до 1%
• Не подвержен гниению и грибку
• Средний срок службы 75-100 лет

      Клееный брус с «финским» замком собирают с применением межвенцового утеплителя.

      Клееный брус с так называемым «немецким профилем»,позволяет собирать дом так, что нет даже необходимости в межвенцовом утеплителе – необходимо утепление только углов дома для этого наша компания применяет синтетический джут. 

      Поэтому, при покупке материала, необходимо уточнить у производителя какой вид «замка» он производит.

      Синтетический джут (холлофайбер) — нетканый материал на основе полиэстеровых волокон.

      Особо ценное качество — эластичность, например, в непрофилированном брусе отсутствуют пазы, и при сезонном высыхании его скручивает. Когда используется традиционный уплотнитель, то в таких ситуациях образуются щели, которые надо конопатить. Натуральные утеплители прессуются и слёживаются под давлением бруса – вследствие чего падает качество утепления. Холлофайбер благодаря эластичности материала обеспечивается эффективное заполнение полостей.

      Плюсы:

• Отличная гигроскопичность и эластичность.
• В нём не живут насекомые и его не используют птицы.
• Не аллерген.
• Отличные показатели тепло и звукоизоляции.
• Долговечен.
• Не горюч.
• Не требует повторной конопатки. (не относится к клееному брусу)

      Минусы:

• Не природное происхождение
• Возможность запревания сырой древесины. – данный минус не относится к домам из клееного профилированного бруса.

    С устройством «пирога» и схемы утепления, в зависимости от технологии строительства и типа конструкции мы разобрались, также немаловажный фактор, чтобы все вышеперечисленные технические решения работали — это качественное строительство дома на всех его этапах.  

Изоляционная система с деревянным каркасом – их применение

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript.
Для использования функций этого веб-сайта в вашем браузере должен быть включен JavaScript.

Поиск:

Сортировать по Позиция Имя Цена Дата курса устанавливается в нисходящем направлении

10 шт.

Показывать 12 24 36 Все

Влияние диагональных связей на теплоизоляцию деревянных каркасных стен :: Биоресурсы

Abstract

Исследовано влияние различных раскосов на коэффициент теплопередачи деревянных стен с целью улучшения теплоизоляционных характеристик стен. Благодаря проверке надежности теоретического значения коэффициента теплопередачи это исследование показало, что большая доля площади деревянного каркаса приводит к большим теоретическим и испытательным значениям коэффициента теплопередачи. Коэффициент теплопередачи стены с пенополистирольным листом (ППС) составил 5,9.от 0% до 6,10% выше, чем у листа экструдированного пенополистирола (XPS), а испытанное значение было на 4,75%-8,60% выше. Максимальное значение среднего коэффициента теплопередачи 12 стен с диагональными связями составило 0,366 Вт·м-2·K-1, что соответствовало тепловому уровню зоны суровых холодов. Тестовое значение коэффициента теплопередачи было больше, чем теоретически рассчитанное значение, а линейная корреляция достигала 0,978.

Статья полностью

Влияние диагональных связей на теплоизоляцию деревянных каркасных стен

Мингбин Лю, ^a Фэн Лу, ^a, * Сюэдун Чжан, ^a и Сяолинь Ян ^b

Исследовано влияние различных раскосов на коэффициент теплопередачи деревянных стен с целью улучшения теплоизоляционных характеристик стен. Благодаря проверке надежности теоретического значения коэффициента теплопередачи это исследование показало, что большая доля площади деревянного каркаса приводит к большим теоретическим и испытательным значениям коэффициента теплопередачи. Коэффициент теплопередачи стены с пенополистирольным листом (ППС) составил 5,9.от 0% до 6,10% выше, чем у листа экструдированного пенополистирола (XPS), а испытанное значение было на 4,75%-8,60% выше. Максимальное значение среднего коэффициента теплопередачи 12 стен с диагональными связями составило 0,366 Вт·м ^-2 ·К ^-1 , что соответствовало тепловому уровню зоны суровых холодов. Тестовое значение коэффициента теплопередачи было больше, чем теоретически рассчитанное значение, а линейная корреляция достигала 0,978.

Ключевые слова:   Стена;   Диагональные связи; Изоляция; Коэффициент теплопередачи

Контактная информация: а: Факультет промышленного дизайна Аньхойского политехнического университета Уху, Аньхой, Китай; б: Школа архитектуры Чжэнчжоуского университета Чжэнчжоу, Хэнань, Китай;

* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Деревянные каркасные стены являются основными конструкционными элементами, используемыми в малоэтажном деревянном строительстве для эффективной теплоизоляции. В Северной Америке несколько исследований оценивали теплоизоляционные свойства стен с деревянным каркасом. Во всестороннем исследовании проектирования легких деревянно-каркасных зданий с точки зрения энергосбережения и теплоизоляции для улучшения тепловых характеристик деревянно-каркасных зданий использовались разумное планирование и конструктивное проектирование, выявление экспериментальных параметров для материалов и получение теоретическая формула для расчета потерь тепла при проектировании, строительстве и экспериментальных испытаниях (Шервуд и Ганс 19). 79). В 2008 году Ассоциация инженеров по дереву (APA) провела исследование изоляции каркасных стен из легкого дерева. Они изложили эффективные меры по улучшению теплоизоляции и энергосбережения деревянных каркасных зданий по пяти аспектам, включая материалы стен, воздухонепроницаемость стен, теплоизоляцию, звукоизоляцию дверей и окон и установку. отопительного оборудования. Смегал и Штраубе (2010) провели систематическое исследование двухрядных стоек и высокотеплостойких стен с внешней теплоизоляцией с точки зрения изменения климата в холодных регионах. Для обеспечения высокого уровня теплоизоляционных характеристик деревянно-каркасных зданий ими была предложена стратегия теплоизоляции между фундаментом здания, цоколем и стеной, которая удовлетворяла бы требованиям теплоизоляции холодного региона за счет контроля герметичности здания. Исследование, проведенное Национальной лабораторией Ок-Ридж (ORNL, США), позволило создать Альянс исследований зданий с нулевым потреблением энергии (ZEBRA) (Miller  и др.  2010). Они изучили четыре недавно построенных деревянно-каркасных здания с различными теплоизоляционными конструкциями с использованием структурно-изолированных панелей (SIP), оптимизированной каркасной конструкции (OVF), динамической ремонтной конструкции (DE) и системы внешней изоляции и отделки (EIFS). Кроме того, исследование показало, что термическое сопротивление наружной стены с использованием конструкций SIP и OVF превысило 4,4 м ² ·K·Вт ^-1 , а энергопотребление составило примерно половину действующего американского строительного стандарта (Nyers и др.  2015), который продемонстрировал отличные теплоизоляционные характеристики. Компания Forestry Product Innovations опубликовала руководство по проектированию энергоэффективных ограждений многоквартирных жилых домов с деревянным каркасом в зонах с морским и холодным климатом в Северной Америке   (Finch et al.  2013). В этом руководстве представлены технические рекомендации и спецификации по энергосбережению, теплоизоляции, воздухонепроницаемости и качеству воздуха в деревянно-каркасных зданиях в холодных регионах, а также предоставлена ​​справочная база для проектирования и исследования энергосбережения и теплоизоляции деревянного каркаса. здания. Кучерова и др.  (2014) изучали коэффициент теплопередачи стен с деревянным каркасом, которые использовались в течение многих лет. На основании этого испытания значение коэффициента теплопередачи U составило 0,04 Вт·м ^-2 ·K ^-1 , что немного выше значения, смоделированного программным обеспечением, но соответствует действующим техническим стандартам для теплопередачи. утепление деревянных каркасных домов. Blazek и др.  (2016) использовали метод калиброванного теплового ящика для проверки теплоизоляции четырех пассивных стен с деревянным каркасом. Используя измеренную температуру поверхности и потребление энергии для расчета коэффициента теплопередачи стены, они обнаружили, что ошибка между испытанным значением, стандартным значением и эмпирическим значением составляет около 13%. Они сравнили энергопотребление четырех стен и обнаружили, что энергопотребление оптимизированной конструкции четвертой стены составляет примерно 39% ниже, чем у неоптимизированной конструкции стены. Лю и др.  (2018) изучали факторы, влияющие на коэффициент теплопередачи деревянной каркасной стены, а также метод улучшения теплоизоляционных свойств стены. Двенадцать стен с различной конструкцией были испытаны методом испытаний теплосчетчика с горячим ящиком. Установлено, что влажность ели-сосны-пихты (СПФ), изоляционных материалов, шаг и толщина стоек оказывают влияние на коэффициент теплопередачи стен. Значения эффективного коэффициента теплопередачи трех стен варьировались от 0,325 Вт·м ^-2 ·K ^-1  до 0,398 Вт·м ^-2 ·K ^-1 , что соответствовало тепловому уровню I _t зоны сильного холода. С широким применением деревянно-каркасного строительства в различных климатических зонах и появлением новых материалов большое значение приобрели теплоизоляционные и стационарные свойства теплопередачи деревянно-каркасных стен (Zarr et al. 1995; Dalgliesh et al. и др.  2005).

В этом исследовании оценивалось влияние теплоизоляционных характеристик деревянных стен за счет диагональных связей и соотношения материалов. Результаты предлагают научное руководство для будущего проектирования стен с деревянным каркасом, особенно в отношении антисейсмических и теплоизоляционных характеристик.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Стеновые материалы и конструкция каркаса

ели-сосны-пихты (СПФ) размером сечения 38×89 мм. В качестве обшивки использовались ориентированно-стружечная плита (ОСП) из лиственницы и отделочная доска из чертополоха (ТБ) размером 12 мм. В качестве изоляционного материала была выбрана стекловата (СВ); В качестве наружного изоляционного материала применялся лист пенополистирола (EPS) толщиной 30 мм или лист экструдированного пенополистирола (XPS). Войлок (3 мм) был проложен между деревянной рамой и ТБ в качестве изоляционного материала. В качестве гидроизоляционного слоя применялась древесно-пластиковая плита. На рисунках 1 и 2 показаны конструкции стеновых каркасов и их конструкции, которые относятся к канадскому деревянному каркасному строительству домов (Burrows 2005) и китайскому стандарту GB 50005 (2005).

Рис. 1.  Конструкции каркаса стены (единицы измерения указаны в миллиметрах)

Рис. 2.  Каркасная конструкция стены (числа в левой части рисунка обозначают толщину каждого слоя материала, а единицы измерения указаны в миллиметрах)

Стеновые конструкции

Конструкции и номера стен приведены в таблице 1. Предлагаемые конструктивные системы отвечали всем требованиям технических норм по устойчивости, звукоизоляции, техническим свойствам оболочек зданий, огнестойкости и сейсмостойкости жилых помещений. космос.

Таблица 1.  Конструкции стен

Методы

Теплоизоляционные характеристики стены были протестированы в защищенном горячем шкафу в соответствии со стандартом GB/T 13475 (2008). Охраняемая горячая камера состояла из трех частей: холодной камеры, горячей камеры и камеры для образцов, как показано на рис. 3. Устойчивая теплопередача контролировалась температурами холодной камеры и горячей камеры для постоянной разницы температур холодного и горячего боксов. поверхности стен. Данные о температуре и тепловом потоке были проверены и записаны.

Рис. 3. Конструкция охраняемого термобокса

Тепловой поток проходил через стену с одной стороны на другую, и градиент температуры затухал в направлении толщины. Когда температура по обеим сторонам стенки достигла состояния динамического равновесия, по обеим сторонам стенки сохранялась постоянная разность температур за счет наличия термического сопротивления. Согласно стандарту GB/T 13475 (2008 г.), температура поверхности и температура воздуха по обеим сторонам стены проверялись датчиками температуры, а тепловой поток стены измерялся двумя прямоугольными датчиками теплового потока (один в положении шпилька, а другая у изоляции). Точки измерения температуры воздуха располагались в подвесном положении в холодном и горячем боксе по обеим сторонам стены. Девять датчиков температуры были расположены в репрезентативных местах теплового моста и изоляционной ваты по обеим сторонам стены (ТБ и древесно-пластиковая плита). Пластины теплового потока были расположены на средней стойке и в точке измерения изоляционной ваты, как показано на рис. 4.

Рис. 4.  Схема расположения точек измерения. (A – термопара; B – расходомер тепла).

Расчет

Расчет теплопередачи стены с деревянным каркасом был основан на принципе одномерной стационарной теплопередачи. Когда температура холодной и горячей камеры достигла стабильного состояния через 96 часов, свойство теплопередачи стены было рассчитано по температуре воздуха, двум поверхностным температурам стены и мощности, подводимой к защищенной горячей камере. Суммарная потребляемая мощность Q _p  скорректировано по тепловому потоку Q ₂  стены и боковым обходным тепловым потерям Q ₃ . Тепловой поток Q ₂ , протекающий через стену, и боковые тепловые потери Q ₃  были откалиброваны по образцу с термическим сопротивлением, которые показаны в уравнении. 1,

 (1)

где U  коэффициент теплопередачи (Вт·м ^-2 ·K ^{-1 9, А  это площадь образца (м 2 ), T _h — температура воздуха в горячем ящике (°C), а T _c — температура воздуха в холодном боксе (°C).}

U = K ₁  ·  S ₁  +  K _S  ·  S _S  (2)

В уравнении 2, U  — общий коэффициент теплопередачи стены (Вт·м ^-2 ·K ^-1 ), K _I  — коэффициент теплопередачи утеплителя хлопкового положения (Вт·м ^{— 2} ·K ^-1 ), S _I  отношение площади утеплителя к стене, K _S  коэффициент теплопередачи деревянного каркаса и диагональных связей (Вт·м ^{— 2} ·K ^-1 ) и S _S  отношение площади деревянного каркаса и диагональных связей к стене.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В этом разделе анализ, основанный на проверенных данных коэффициента теплопередачи ( W _SE ) стены, был рассчитан в соответствии с температурой воздуха в помещении и на улице, температурой внутренней поверхности стены из шпилек и изоляционного хлопка. положение, температура наружной поверхности стены шпилек и положение изоляционного хлопка, а также тепловой поток шпилек и положение изоляционного хлопка. Температура каждой точки измерения показана в таблице 2, а температурный график точки измерения приведен на рис. 5. На рис. 6 показан тепловой поток шипов и изоляционной ваты. На рис. 7 показан коэффициент теплопередачи изоляционной ваты и гвоздиков, а на рис. 8 показан общий коэффициент теплопередачи стены. Данные на рис. 8 были получены путем применения уравнения. 2 по коэффициенту теплопередачи на рис. 7 и соотношению материалов в таблице 3.

Рис. 5.  Температура точки измерения

Таблица 2. Температура точки измерения

Рис. 6. Тепловой поток изоляционного хлопка и заклепок

Рис. 7.  Коэффициент теплопередачи утеплителя из хлопка и шипов

Рис. 8. Общий коэффициент теплопередачи стены

В соответствии с требованием расчета коэффициента теплопередачи в стандарте испытаний на энергосбережение для жилых зданий (JGJT132-2009), при достижении стационарного режима разница температур между последним расчетным значением ограждающей конструкции здания и полученным до 24 ч составляла не более 5 %. Последний коэффициент теплопередачи в этом испытании составил около 0,33 Вт·м ^-2 ·К ^-1 . Коэффициент теплопередачи за 24 часа составил 0,316 Вт·м ^-2 ·К ^-1 , а значение разности температур составило 4,24%. Теплопередача достигнет стабильного состояния через 12 ч после испытания, а среднее значение коэффициента теплопередачи K _S  на шпильке было 0,37 Вт·м ^-2 ·K ^-1 ; Средний коэффициент теплопередачи K _I изоляционной ваты составил 0,332 Вт·м ^-2 · K ^-1 . Средний коэффициент теплопередачи в положении шипа был на 10,3% выше, чем в положении утеплителя из хлопка. Следовательно, при расчете общего коэффициента теплопередачи необходимо учитывать эффект теплового моста шпилек и диагональных распорок. Эффективное тепловое сопротивление или коэффициент теплопередачи следует использовать для выражения теплоизоляционных характеристик стены, а общий коэффициент теплопередачи стены следует рассчитывать в соответствии с методом взвешивания площади. Отношение площади хлопка утеплителя к площади всей стены W _S  составляло 61,6%, а соотношение деревянного каркаса и диагональных связей ко всей площади стены составляло 38,4%. Таким образом, общий коэффициент теплопередачи испытанной стены составил 0,347 Вт·м ^-2 ·К ^-1 .

Сравнение теоретических и измеренных значений

В зависимости от толщины и теплопроводности каждого слоя материала, рассчитанного по формуле. 2, общий коэффициент теплопередачи стены был основан на коэффициенте теплопередачи и коэффициенте площади изоляционного хлопка и шпильки. Коэффициент теплопередачи утеплителя из хлопка и шипа составил 0,278 Вт·м 9 .0083 -2 ·K ^-1 и 0,373 Вт·м ^-2 ·K ^-1 соответственно. Общий коэффициент теплопередачи стены составил 0,315 Вт·м ^-2 · K ^-1 на основе метода взвешивания площади.

Таблица 3.  Сравнение теоретического расчета с измеренным значением коэффициента теплопередачи

Теоретически рассчитанное значение общего коэффициента теплопередачи стен немного меньше измеренного при испытании значения из Таблицы 3. Все расчетные значения коэффициентов теплопередачи стен были меньше измеренных при испытании значений. Это было связано с 20-миллиметровой воздушной прослойкой между влагозащитным слоем и EPS или XPS или 3-миллиметровым войлоком между деревянной рамой и TB. Зазор пропускает горячий воздух из горячей камеры в холодную камеру и воздушный слой, что приводит к меньшей разнице температур между тепловым мостом и изоляционным хлопком с обеих сторон стены. Этот тест проводился в помещении с кондиционированием воздуха на открытом воздухе. На температуру в холодильной камере влияла температура воздуха в помещении, из-за чего разница температур обеих сторон стены между горячим мостом и изоляционным хлопком была меньше, а измеренное в ходе испытаний значение коэффициента теплопередачи было больше.

Погрешность между теоретическим и испытанным значением коэффициента теплопередачи составила от 7,95% до 15,6%. Коэффициент корреляции составил 0,978, что свидетельствует о высокой согласованности. Таким образом, коэффициент теплопередачи стены можно рассчитать по толщине и теплопроводности каждого слоя деревянного каркаса стены даже при условии, что испытательное оборудование не является очень точным, и, следовательно, оно может служить ориентиром для проектирования стены.

Большее соотношение площадей стоек и стен с диагональными связями привело к большему значению теоретического расчетного коэффициента теплопередачи и испытательного значения коэффициента теплопередачи, кроме стены с наклонными шипами ( W _SE ,  W _SX ), поскольку теплопроводность шпилек и диагональных распорок (SPF) была почти в 2 раза выше, чем у хлопчатобумажной изоляции. Большая теплопроводность привела к меньшему тепловому сопротивлению и большему коэффициенту теплопередачи.

Влияние диагональных раскосов на коэффициент теплопередачи

При сравнении армированной стены с диагональными связями со стандартной стеной из деревянного каркаса коэффициент теплопередачи армированной стены с диагональными связями увеличился на 13,0% до 31,2%. Однако максимальное испытанное значение среднего коэффициента теплопередачи стены деревянного каркаса составило 0,366 Вт·м 9 .0083 -2 ·K ^-1 , который соответствует требованиям стандарта проверки тепловых характеристик проекта энергосбережения гражданского здания   DGJ32/J 23-2006.   Также коэффициент теплопередачи наружной стены должен быть менее 0,4 Вт·м ^-2 ·K ^-1  в районах с сильными холодами, которые соответствуют тепловому уровню I _t  для районов с сильными холодами . Таким образом, сейсмостойкая армированная стена могла немного снизить теплоизоляционные характеристики стены, но при этом соответствовала требованиям технических условий по теплоизоляционным характеристикам наружной стены в районах с суровым холодом.

На рис. 9 показано, что большее отношение площади диагональных связей к площади стены приводит к большему теоретическому значению коэффициента теплопередачи стены. Испытанное значение коэффициента теплопередачи ( Вт _SE , Вт _SX ) стены было больше, чем у стены с наклонными связями с шипами. Это было связано с тем, что теплопроводность (0,072 Вт·м ^-1 · K ^-1 ) SPF была почти в два раза выше, чем у GW (0,041 Вт·м ^-1 · K ^{-1 9 ).0084). Большая теплопроводность уменьшила тепловое сопротивление и увеличила коэффициент теплопередачи. Когда стена находилась в состоянии теплопередачи, поток тепла легко проходил через тепловой мост деревянного каркаса с более высокой теплопроводностью. Причина того, что испытанное значение коэффициента теплопередачи ( W _SE ,  W _SX ) становится меньше с увеличением отношения площадей диагональных связей, заключалась в том, что плоскость наклонных шипов образует вертикальное соотношение. с плоскостью шпильки, и только самая тонкая поверхность (38 мм) была заделана в канавку шипа шпильки. В направлении толщины стенки были сформированы SPF толщиной 38 мм и GW толщиной 54 мм, а теплопроводность в направлении толщины диагонально-шиповой распорки находилась между SPF и GW, и не было прямого эффекта теплового моста между холодными и горячими поверхностями. . В результате общий коэффициент теплопередачи стены стал меньше, термическое сопротивление увеличилось, а показатели теплоизоляции улучшились.}

Рис. 9.  Влияние диагональных связей на коэффициент теплопередачи стены

Влияние внешней теплоизоляции на коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи стены деревянного каркаса с пенополистиролом показал более высокие значения, чем с использованием XPS, как показано на рис. 10. Теплопроводность пенополистирола составила 0,031 Вт·м ^-1 ·K ^-1 , а XPS составила 0,026 Вт·м ^-1 ·К ^-1 . Термическое сопротивление пенополистирола было меньше, чем у пенополистирола, в результате чего коэффициент теплопередачи стены с наружным утеплителем с использованием пенополистирола составил 5,9.от 0% до 6,10% выше, чем теоретическое значение стены с использованием XPS, и от 4,75% до 8,60% выше, чем испытанное значение последнего.

Рис. 10 . Влияние наружного теплоизоляционного слоя на коэффициент теплопередачи

ВЫВОДЫ

1. Теплоизоляционные характеристики стен с деревянным каркасом должны быть проверены на позициях деревянного каркаса и изоляционного хлопка соответственно. Эффективный коэффициент теплопередачи стены следует рассчитывать по методу взвешивания по площади.
2. Наличие воздушной прослойки толщиной 20 мм в стене и кондиционирование воздуха в помещении для испытаний вызовет небольшую разницу температур между термомостом SPF и изоляционным хлопком по обеим сторонам стены. Проверенное значение коэффициента теплопередачи было больше, чем теоретически рассчитанное значение, а погрешность варьировала от 7,76% до 13,93%. Коэффициент корреляции составил 0,978, что свидетельствует о высокой согласованности.
3. Большая доля площади деревянного каркаса привела к большему теоретическому значению, а также к большему испытанному значению коэффициента теплопередачи, за исключением стены с наклонными шипами. Это произошло потому, что теплопроводность SPF была почти в два раза выше, чем у GW. Лучшая теплопроводность SPF привела к меньшему тепловому сопротивлению и большему коэффициенту теплопередачи.
4. Коэффициент теплопередачи стены с диагональными связями был на 12,97–31,24% выше, чем у стандартных стен. Однако максимальный средний коэффициент теплопередачи стен составил 0,366 Вт·м ^-2 ·K ^-1 , что соответствовало изоляционным характеристикам зоны с суровыми холодами (уровень I _t ).
5. Коэффициент теплопередачи XPS был ниже, чем у EPS. Это было связано с тем, что теплопроводность EPS составляла 0,031 Вт·м ^-1 ·K ^-1 , а XPS — 0,026 Вт·м ^-1 ·К ^-1 . Коэффициент теплопередачи с ЭПС был на 5,9–6,1 % выше, чем у ЭПС, а испытанное значение было на 4,7–8,6 % выше, чем у ЭПС.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы признательны за финансовую помощь Национальной программы исследований и разработок ключевых технологий Китая (№ 2015BAL03B03) и Проекта фонда инициации исследований Аньхойского политехнического университета (№ 2019YQQ022) в этом проекте.

ССЫЛКИ

Блазек, Дж., Мука, ​​М., и Тргала, К. (2016). «Стоимостная и теплотехническая оптимизация деревянного строительства в пассивном стандарте», Wood Research, , 61(3), 663-672.

Берроуз, Дж. (2005). Канадское строительство деревянных каркасных домов , 3 ^rd  Ed., Канадская ипотечная и жилищная корпорация (CMHC), Оттава, Канада.

Далглиш А., Корник С., Мареф В. и Мухопадхьяя. (2005). «Гигротермические характеристики ограждающих конструкций: использование для 2D- и 1D-моделирования»,  Материалы 10-й ^-й -й конференции по строительным наукам и технологиям  5(2), 32–41.

Финч Г., Рикеттс Д. и Ван Дж. (2013 г.). Руководство по проектированию энергоэффективных ограждающих конструкций для многоквартирных жилых домов с деревянным каркасом в зонах морского и холодного климата в Северной Америке , Британская Колумбия, Канада.

ГБ 50005-2005 (2006). «Правила проектирования деревянных конструкций: расчетные величины», China Standards Press, Пекин, Китай.

ГБ 50176 (2015 г.). «Нормы теплового проектирования для гражданского строительства: методы расчета и измерения», China Standards Press, Пекин, Китай.

ГБ/т 13475-2008 (2008 г.). «Теплоизоляция. Определение стационарных свойств теплопередачи. Калиброванный и защитный горячий бокс: методы испытаний и измерений», China Standards Press, Пекин, Китай.

ГБ/т 50361-2005 (2005 г.). «Технические нормы для перегородок с деревянным каркасом: методы расчета», China Standards Press, Пекин, Китай.

Кучерова Л., Черникова М. и Хруба Б. (2014). «Тепловые свойства деревянных зданий по отношению к компьютерному программному обеспечению», Advanced Materials Research 899, 193-196. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.899.193

Лю, М. Б., Сунь, Ю. Ф., и Сунь, К. (2018). «Исследование свойств теплоизоляции и теплопередачи стен с деревянным каркасом», Wood Research  63(2), 249-260.

Миллер В., Косны Дж., Шреста С. и Кристиан Дж. (2010). «Усовершенствованные жилые корпуса для двух пар энергосберегающих домов», Летнее исследование ACEE по энергоэффективности зданий , 1-244.

Найерс, Дж., Кайтар, Л., Томич, С., и Найерс, А. (2015). «Метод экономии инвестиций для энергоэкономической оптимизации толщины теплоизоляции наружных стен»,  Энергетика и здания  86, 268-274.

Шервуд, Г. Э., и Ханс, Г. Э. (1979). Энергоэффективность в легких каркасных деревянных конструкциях (FPL-317), Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба.

Смегал, Дж., и Штраубе, Дж. (2010). Специальный исследовательский проект Building America: Анализ конкретных примеров Foundations High-R, Building America Reports, Оксфордшир, Великобритания.