Подбор сэндвич-панелей для энергоэффективного складского комплекса

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,	Коэф. Теплопроводности,
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,, (м²*°С)/Вт, следует определять по формуле:

где - 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;

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

Градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле: 

где   – 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];

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

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

°Ссут/год

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче:

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, °Ссут/год

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитывается по формуле:

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

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

;

R_к – термическое сопротивление ограждающей конструкции, определяемое по формуле:

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

- толщина i-го слоя ограждающей конструкции, м;

- расчетный коэффициент теплопроводности материала.

Условие

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].

Δ𝑡^н = t_в – t_р = 16 – 8,2 = 7,8 ℃

Но должно быть не более 7, так что Δ𝑡^н = 7 ℃

Где t_р – температура точки росы

Фактический перепад температур рассчитаем согласно формуле

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

Δt₀ = 1,064 ℃ <Δ t^н = 7 ℃

Первое санитарно–гигиеническое условие выполнено.

Для соблюдения второго условия необходимо выполнение:

где t_si – температура внутренней поверхности;

t_p – температура точки росы

Определим температуру внутренней поверхности.

Второе санитарно–гигиеническое условие выполнено.

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

 

Таблица 3 – Конструкция сэндвич-панели

№ п/п	Наименование	Толщина слоя,	Коэф. Теплопроводности,
1	Тонколистовая сталь	0,0015	0,47
2	Утеплитель из пенополиизоцианурата	0,1	0,021
3	Тонколистовая сталь	0,0015	0,47

 

°Ссут/год

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче:

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитывается по формуле:

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

Условие

Условие выполняется. Поэлементное требование выполнено.

Δ𝑡^н = t_в – t_р = 16 – 8,2 = 7,8 ℃

Но должно быть не более 7, так что Δ𝑡^н = 7 ℃

Где t_р – температура точки росы

Фактический перепад температур рассчитаем согласно формуле

Δt₀ = 1,016 ℃ <Δ t^н = 7 ℃

Первое санитарно–гигиеническое условие выполнено.

Для соблюдения второго условия необходимо выполнение:

где t_si – температура внутренней поверхности;

t_p – температура точки росы

Определим температуру внутренней поверхности.

Второе санитарно–гигиеническое условие выполнено.

Исходя из расчета, утеплитель из пенополиизоцианурата энергоэффективнее.