Подбор сэндвич-панелей для энергоэффективного складского комплекса

Подбор сэндвич-панелей для энергоэффективного складского комплекса

Данная статья посвящена выбору и сравнению сэндвич-панелей для многофункционального складского комплекса. Рассчитан теплотехнический расчет каждого вида утеплителя и выбран наиболее энергоэффективный. Подбор утеплителя очень важен, потому что позволяет экономить энергию. Энергоэффективность утеплителя заключается в том, что в отапливаемый период тратится наименьшее количество энергии.

Авторы публикации

Рубрика

Архитектура, дизайн, строительство

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 10 (55), март ‘22

Дата публицакии 01.03.2022

Поделиться

Сравнение сэндвич-панелей

Стены у складов будут сделаны из сэндвич-панелей, которые в свою очередь являются энергоэффективным материалом.

Энергоэффективность сэндвич-панелей заключается в отличной теплоизоляции, что позволяет экономить на энергопотребление в процессе эксплуатации.

На рисунке 1 представим структуру сэндвич-панели.

 

Рисунок 1 – структура сэндвич панели

 

Для сравнения и выбора, наиболее подходящего варианта, сравним несколько видов сэндвич-панелей.

Виды сэндвич-панелей по типу утеплителя:

  • Минеральная вата (МВ);
  • Пенополистирол (ППС);
  • Пенополиуретан (PUR);
  • Пенополиизоцианурат (PIR)

Минеральная вата

Важное преимущество минваты – негорючесть. Недостаток: невысокая влагостойкость минваты. Её водопоглощение при полном погружении в жидкость достигает 600%. Гигроскопичность минеральной ваты варьируется от 0,2 до 2%.

Пенополистирол

Отличается высокими теплоизолирующими свойствами, стойкостью к биологическим и химическим факторам, водонепроницаемостью. Недостаток пенополистирола заключается в его чувствительности к воздействию солнечного света, но применительно к сэндвич-панелям он не имеет большого значения, поскольку они обшиты листами металла. Кроме того, пенополистирол горюч.

Пенополиуретан

Имеет чрезвычайно малый коэффициент теплопроводности, составляющий приблизительно 0,02 Вт/м°С. Есть и недостаток: таковым является повышенная горючесть (категория Г2, ППУ легко сгораем).

Пенополиизоцианурат

В настоящее время этот материал, представляющий собой усовершенствованный пенополиуретан, лидирует среди всех выпускаемых утеплителей. В нём удачно сочетаются преимущества пенополиуретана и устойчивость к воздействию пламени.

В таблице 1 представим характеристики утеплителей сэндвич-панелей

 

Таблица 1 – Характеристика утеплителей

Технические характеристики

Ед.изм.

МВ

ППС

PUR

PIR

Коэффициент теплопроводности

Вт/m*К

0,036

0,034

0,022

0,021

Пористость

-

Открытая

Закрытая

Закрытая

Закрытая

Водопоглащение за 24 часа, не более

% по объему

1,5

2

2,5

2,5

Плотность

кг/м3

не менее 115

не менее 17

не менее 38

не менее 40

Группа горючести

-

НГ

Г3

Г2

Г1

Срок службы

лет

15

20

50 и более

50 и более

Экологичность

-

Аллерген

Безопасен, разрешен к применению в жилых зданиях

Безопасен, разрешен к применению в жилых зданиях

Безопасен, разрешен к применению в жилых зданиях

Влага, агрессивные среды

-

Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежат

Устойчив

Устойчив

Устойчив

 

Исходя из основного показатели – коэффициент теплопроводности, выберем утеплитель из пенополиизоцианурата (PIR) коэффициент теплопроводности которого составляет 0,021 Вт/m*K, потому что, чем меньше коэффициент теплопроводности материала для стены здания, тем меньше оно будет терять тепла во время холодной погоды.

Теплотехнический расчет

Проведем теплотехнический расчет из наиболее энергоэффективных сэндвич-панелей:

  • Сэндвич-панель с утеплителем из пенополиуретана (PUR);
  • Сэндвич-панель с утеплителем из пенополиизоцианурата (PIR).

Исходные данные для теплотехнического расчета:

1. Район строительства: г. Тюмень

2. Расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях 1-2 этажей tв = +20°C;

3. Расчетная зимняя температура наружного воздуха для города Тюмень, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92: tн = минус 35 °C (по табл. 3.1 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» [1]);

4. Продолжительность отопительного периода: zот = 223 сут. (по табл. 3.1 СП 131.13330.2012[1]);

5. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период: tот= минус 6,9 °C (по табл. 3.1 СП 131.13330.2012 [1]).

  1. Теплотехнический расчет сэндвич-панели с утеплителем из пенополиуретана.

 

Таблица 2 – Конструкция сэндвич-панели

№ п/п

Наименование

Толщина слоя, equation.pdf

Коэф. Теплопроводности,

equation_1.pdf

1

Тонколистовая сталь

0,0015

0,47

2

Утеплитель из пенополиуретана

0,1

0,022

3

Тонколистовая сталь

0,0015

0,47

 

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции,equation.pdf, (м2*°С)/Вт, следует определять по формуле:

equation.pdf

где equation.pdf- базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, м2*°С/Вт, следует принимать в зависимости от градусо-суток отопительного периода, (ГСОП), °С*сут/год, региона строительства;

equation.pdf - коэффициент, учитывающий особенности региона строительства, принимается равным 1.

Градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле: 

equation.pdf

где equation.pdf  – расчетная средняя температура внутреннего воздуха за отопительный период, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по Приказу Роскомторга от 28.06.1993 №44 [2];

equation.pdf– расчетная средняя температура наружного воздуха, °С (по СП 131.13330.2012) [3];

equation.pdf -  продолжительность отопительного периода, сут, принимаемые по для периода со средней суточной температурой наружного воздуха равное 223 суток (по СП 131.13330.2012) [3].

equation.pdf°Сequation_11.pdfсут/год

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче:

equation.pdf

Где, а- коэффициент, принимаемый по таблице 3 СП 50.13330.2012 [3]., а = 0,0002;

b – коэффициент, принимаемый по таблице 3 СП 50.13330.2012 [3]., b = 1,0;

ГСОП - градусо-сутки отопительного периода, °Сequation_13.pdfсут/год

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитывается по формуле:

equation.pdf

Теперь определяем equation_15.pdf, для заданной многослойной ограждающей конструкции, которое должно удовлетворять условию (equation.pdf).

equation.pdf

где equation.pdf– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 4 СП 50.13330.2012 [3].

equation.pdf;

Rк – термическое сопротивление ограждающей конструкции, определяемое по формуле:

equation.pdfкоэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для холодного периода, принимается в соответствии с СП 50.13330.2012 [3] таблица 6. Тогда equation.pdf

equation.pdf

equation.pdf - толщина i-го слоя ограждающей конструкции, м;

equation.pdf- расчетный коэффициент теплопроводности материала.

equation.pdf

Условие equation.pdf

equation.pdf

Условие выполняется. Поэлементное требование выполнено.

Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемой величины. Согласно табл.5 СП 50.13330.2012 [3].

Δ𝑡н = tв – tр = 16 – 8,2 = 7,8 ℃

Но должно быть не более 7, так что Δ𝑡н = 7 ℃

Где tр – температура точки росы

Фактический перепад температур рассчитаем согласно формуле

equation.pdf

Где tн – это расчетная температура наружного воздуха в холодный период года (-35 ˚С) по СП 131.13330.2012 [3].

Δt0 = 1,064 ℃ <Δ tн = 7 ℃

Первое санитарно–гигиеническое условие выполнено.

Для соблюдения второго условия необходимо выполнение:

equation.pdf

где tsi – температура внутренней поверхности;

tp – температура точки росы

Определим температуру внутренней поверхности.

equation.pdf

equation.pdf

Второе санитарно–гигиеническое условие выполнено.

  1. Теплотехнический расчет сэндвич-панели с утеплителем из пенополиизоцианурата.

 

Таблица 3 – Конструкция сэндвич-панели

№ п/п

Наименование

Толщина слоя, equation.pdf

Коэф. Теплопроводности,

equation_1.pdf

1

Тонколистовая сталь

0,0015

0,47

2

Утеплитель из пенополиизоцианурата

0,1

0,021

3

Тонколистовая сталь

0,0015

0,47

 

equation.pdf°Сequation_35.pdfсут/год

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче:

equation.pdf

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитывается по формуле:

equation.pdf

Теперь определяем equation_38.pdf, для заданной многослойной ограждающей конструкции, которое должно удовлетворять условию (equation.pdf).

equation.pdf

equation.pdf

equation.pdf

Условие equation.pdf

equation.pdf

Условие выполняется. Поэлементное требование выполнено.

Δ𝑡н = tв – tр = 16 – 8,2 = 7,8 ℃

Но должно быть не более 7, так что Δ𝑡н = 7 ℃

Где tр – температура точки росы

Фактический перепад температур рассчитаем согласно формуле

equation.pdf

Δt0 = 1,016 ℃ <Δ tн = 7 ℃

Первое санитарно–гигиеническое условие выполнено.

Для соблюдения второго условия необходимо выполнение:

equation.pdf

где tsi – температура внутренней поверхности;

tp – температура точки росы

Определим температуру внутренней поверхности.

equation.pdf

equation.pdf

Второе санитарно–гигиеническое условие выполнено.

Исходя из расчета, утеплитель из пенополиизоцианурата энергоэффективнее.

Список литературы

  1. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. // Текст: электронный // Техэксперт: [сайт]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200095525 (дата обращения: 20.02.22).
  2. Приказ Роскомторга от 28.06.1993 № 44 «Об утверждении Правил охраны труда на торговых складах, базах и холодильниках». // Комитет РФ по торговле. // Текст: электронный // Техэксперт: [сайт]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/902195966 (дата обращения: 20.02.22);
  3. СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология». // Текст: электронный // Техэксперт: [сайт]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/554402860 (дата обращения: 20.02.22);

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Остался последний день
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary