Бывают какие фасадные утеплители: Основные виды утеплителей для дома и дачи, места их применения

Содержание

виды и основные свойства материалов + видео

Основная функция объектов недвижимости это поддержание нормального температурного режима для жизнедеятельности человека, различные виды утеплителя, используемые при отделке фасадов, позволяют добиться наилучших результатов.

Основные свойства

Материалы, использующиеся для утепления снаружи в основном имеют схожие характеристики. Разница заключается в их большем или меньшем проявлении:

  • Теплопроводность. Материалы, обладающие низкой теплопроводностью, являются более надежными по качеству теплоизоляции фасада. Именно от этого зависит толщина слоя материала;
  • Влагостойкость. Чем больше величина этой характеристики, тем дольше и качественнее он прослужит;
  • Негорючесть. Материалы, не подверженные процессам горения более востребованы для утепления стен из соображений противопожарной безопасности;
  • Паропроницаемость. Это одна из основных характеристик, с её помощью создаётся так называемый дышащий фасад;
  • Экологичность – в процессе эксплуатации материалы не должны выделять вредные для человека вещества.

Классификация

По внешнему виду принято различать следующие варианты утепляющих материалов, различающихся по внешнему виду: листовой, пенный и ватный.

Если брать в расчет сырьё, используемое для его изготовлений, можно выделить также, 3 категории: органические, неорганические и смешанные.

Органические

Для производства органического утеплителя используется только сырьё органического происхождения. В некоторых случаях применяется смешивание с поливинилхлоридными элементами и цементом.

Многие материалы обладают повышенной стойкостью к влаге и невосприимчивостью к воздействию активных веществ. Ниже представлены самые распространённые типы органических вариантов, чаще всего применяющиеся для утепления стен:

Арболит

Удельное число теплопроводности 0,09-0,13 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Изготавливается путём смешивания стружки, опилок и измельчённой соломы с цементом и химическими клеевыми составами.

ДВИП

Удельное число теплопроводности до 0,08 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Древесно-волокнистая изоляционная плита. Изготавливается из стружки, опилок и мелко нарезанной соломы, которые смешиваются с синтетическими смолами и монтируется на фасад.

Пенополиуретан

Удельное число теплопроводности 0,020-0,029 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Обработка стен снаружи дома этим материалом позволяет достичь высоких показателей в тепло- и шумоизоляции. Кроме этого, пенополиуретан не подвержен воздействию влаги и не разлагается под взаимодействием активных химических веществ.

Пеноизол

Удельное число теплопроводности около 0,03 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Другое название — мипора. Отличается хорошими показателями по теплоизоляции, но следует заметить, что обработка стен таким материалом должна осуществляться только при монтаже дополнительной пароизоляции, пеноизол очень сильно впитывает влагу.

Пенополистирол

Удельное число теплопроводности 0,038-0,043 Вт·м⁻¹·К⁻¹. В его составе 97% частиц воздуха, оставшиеся 3% составляют нефтепродукты. Преимуществом использования является повышенная устойчивость к коррозии, высокими гидроизоляционными качествами и высокой сопротивляемости к активной окружающей среде. Среди основных недостатков можно выделить низкий уровень защиты от механических воздействий, боязнь огня и возможное нарушение изоляционного слоя фасада грызунами.

А знали ли вы?

Что пенопласт тоже в какой-то степени является пенополистиролом.

Вспененный полиэтилен

Удельное число теплопроводности 0,045-0,052 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Изготавливается путём добавления в полиэтилен пенообразующих веществ.

Фибролит

Удельное число теплопроводности 0,09-0,1 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Основными преимуществами являются хорошие теплоизоляционные качества и невосприимчивость к влаге. Часто используется при утеплении фундамента дома или стен бассейнов.

Эковата

Удельное число теплопроводности 0,25-0,3 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Но со временем он теряет свои теплоизоляционные свойства, что является основным недостатком. Кроме этого, звукоизоляция стен обработанных этим материалом очень высокая. Например: полутора сантиметровый слой снижает уровень уличного шума внутри дома до 9 ДБ.

Как и все схожие по структуре материалы, отличается повышенным впитыванием влаги, поэтому для наружного применения используется только в редких случаях.

Неорганические

Неорганические виды утеплителя (минеральная вата), изготавливаются из искусственно созданных волокнистых материалов. Основными характеристиками, которые влияют на широкое применение являются невосприимчивость к открытому огню, хорошая паропроницаемость (создание дышащих фасадов) и неплохие теплоизоляционные качества.

Шлаковата

Удельное число теплопроводности 0,45-0,49 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Производится из доменных шлаков. При использовании в качестве наружного теплоизолирующего слоя требуется дополнительная пароизоляция. Температурная граница её нагрева равняется 300 градусам. При контакте с металлическими конструкциями может вызвать процесс окисления.

Стекловата

Удельное число теплопроводности 0,04-0,055 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Отличается повышенной огнестойкостью (до 450 градусов). При утеплении домов эти материалом необходимо использовать защитные средства (очки, перчатки, одежду с длинным рукавом и респиратор.)

Базальтовая вата

Удельное число теплопроводности 0,078-0,1 Вт•м⁻¹•К⁻¹. Отличительной чертой является то, что этот утеплитель не колется. Поэтому работы по утеплению стен дома с его использованием более удобней. Он больше всего распространен среди всех типов утеплителя.

Смешанные

Изготовление материалов осуществляется путём смешивания асбестовых составов с доломитом, слюдой и перлитом. В готовом виде вещество используется для наружного утепления фасадов. Наносится шпателем.

Выбор качественного теплоизоляционного материала позволит существенно сэкономить за счёт снижения теплопотерь в зимний период. Поэтому к этому вопросу следует подойти очень серьёзно.

Система утепления фасадов: виды, преимущества и недостатки

Учитывая, что методов утепления фасадов зданий существует очень много непрофессионалу трудно разобраться в этом вопросе. Поэтому попробуем обобщить информацию и расскажем, что такое система утепления фасадов, какие системы бывают и в чём их отличие.

Что такое система теплоизоляции здания

Системы утепления – это комплексная отделка, наносимая на стены здания, главной функцией которой является сохранение тепловой энергии внутри помещений.

Система теплоизоляции представляет собой «пирог», в состав которого входят следующие слои:

  1. Теплоизоляционный материал;
  2. Клеевой состав;
  3. Армирующий слой;
  4. Декоративная отделка.

Такая конструкция не только является отличным теплоизолятором, но имеет защитную функцию, защищая несущие стены дома, значительно продлевает срок его службы.

В качестве утеплителя, могут применяться различные теплоизоляционные материалы, обладающие разными свойствами: теплоизолятор из пористого бетона, пенопласт, минеральная вата, экструдированный пенополистерол и т. д. Материал может быть в виде плит или рулонов. Для крепления теплоизолятора к стене применяется специальный фасадный клей и дюбель-гвозди. Сверху наносится армирующая сетка и декоративный слой.

Какие системы утепления фасадов существуют

В современном строительстве для утепления наружных стен применяются три основных утеплительных системы: лёгкая штукатурная система, тяжёлая штукатурная конструкция и вентилируемый фасад. Рассмотрим, что из себя представляет каждая конструкция, и какие достоинства и недостатки имеет.

Лёгкая штукатурная конструкция или «мокрый фасад»

Самый простой и недорогой способ сделать свой дом тёплым. Технология производства работ при использовании этого способа заключается в следующем: на предварительно подготовленное основание (стену) крепятся при помощи клеевой смеси листы теплоизолятора. Систему утепления мокрый фасад спутать с другой системой невозможно. Внизу фотография готового дома, утепленного именно по технике мокрого фасада.

Крепление усиливается дюбелями. После этого наносится слой армирующей сетки. Далее выполняется декоративная отделка путём нанесения штукатурки и/или фасадной краски. В качестве теплоизоляционного материала используется плиты из пористого бетона, пенополистерол или минеральная вата.

К достоинствам данной утеплительной системы можно отнести: простоту устройства, экономичность, высокую эффективность. Система утепления с использованием пористого бетона Velit — долговечная, экологически чистая и негорючая.

Недостатки связаны с характеристиками других используемых материалов, например, пенополистерол повреждается грызунами, горюч, неэкологичен. Такая конструкция утепления наиболее часто применяется для теплоизоляции малоэтажных домов в частном строительстве.

Тяжёлая штукатурная конструкция утепления наружных стен

По технологии производства работ этот вариант полностью повторяет предыдущий, но слой штукатурки наносится более толстый. Такой способ утепления делает фасад очень устойчивым к различным механическим и климатическим воздействиям. Различия в способах монтажа теплоизоляционных плит всё же имеются: на наружную стену перед креплением плит утеплителя устанавливаются анкера, а используемая армирующая сетка имеет более плотную структуру.

Достоинства такой системы утепления: очень высокие теплосохраняющие свойства, возможность окончательной отделки любым материалом. Главный недостаток такой системы утепления – создание дополнительной нагрузки на стены и фундамент. А также такая конструкция значительно дороже, чем лёгкая штукатурная и требует привлечения высококвалифицированных специалистов.

Вентилируемый фасад

Такая конструкция практически не используется для теплоизоляции малоэтажных домов, однако является весьма эффективной и надёжной. Главная особенность этой системы – наличие воздушной прослойки между теплоизоляционным материалом и ограждающей конструкцией. Вентилируемый фасад выполняет защитную функцию в отношении несущих стен и продевает срок их службы.

Монтаж системы утепления вентилируемый фасад выполняется следующим образом: вдоль наружных стен монтируются вертикальные и горизонтальные направляющие конструкции, которые образуют решетчатый каркас. После этого крепится или засыпается слой теплоизолятора, который сверху покрывается специальной защитной мембраной. По окончании монтажа крепится защитный экран, в качестве которого могут применяться: керамогранит, искусственный и натуральный камень, алюминиевые плиты, сайдинг и т. д.

Достоинства вентилируемого фасада: высокая эффективность, вариативность конечной отделки. Недостатки: большая нагрузка на фасад и фундамент, высокая стоимость. Для устройства вентилируемого фасада необходимо заказывать проект на утепление.

Вот, как то так, я коротенько рассказал об этих конструкций. Конечно, подробно все описать в этой статье не получится, но общее понятие теперь у вас есть. Более подробно, я конечно, буду писать, возможно даже по статье на каждую систему, но это не сейчас.

Поделиться в социальных сетях

Утеплитель для стен: виды, монтаж, производители

Содержание статьи

Современный строительный рынок предлагает множество красивых, прочных, экологически безопасных отделочных материалов. В наше время, благодаря новым технологиям, можно осуществить практически любую фантазию в плане ремонтных или дизайнерских работ. А вот что касается экономики содержания домовладения – то ее необходимо также тщательным образом просчитывать.

К сожалению, далеко не каждый материал, пусть даже самый красивый или необычный, способен хорошо удерживать тепло в помещении. Поэтому, зачастую вопрос утепления стен в момент ремонта приходится поднимать довольно часто. И даже не планируя проведение ремонтных работ, утепление — актуальная тема для нашей страны.

На полках строительных гипермаркетов представлены различные виды утеплителей. Озадачившись выбором этого материала, наверняка каждый не подготовленный покупатель растеряется, увидев какой огромный ассортимент нам предлагают производители! Поэтому, прежде, чем отправляться за покупками, давайте разберемся, какой именно утеплитель нужен в каждом конкретном случае и как правильно его выбирать.

Утеплитель для стен

Утеплитель принесет несколько важных плюсов не только вашему бюджету, но и качеству жилища – это ясно и без проведения специальных расчетов. Некоторые домовладельцы считают удобным проложить утеплитель внутри помещения, однако, это не совсем удобно: во-первых, уменьшает жилую площадь, во-вторых, не позволяет теплу внутри помещения прогревать стены и таким образом, поддерживает сырость внутри здания.

Поэтому, однозначно, утеплять стены необходимо снаружи дома – не важно, будь то отдельно стоящее домовладение или квартира. Правильно подобранный и проложенный утеплитель позволяет помещению равномерно прогреваться благодаря свободной циркуляции теплого воздуха. Наружный слой утеплителя сохраняет тепло и позволяет стенам оставаться сухими, а значит, предотвращает их разрушение.

В виде дополнительного бонуса от утеплителя, идет и звукоизоляция помещения, это важное свойство, особенно, если жилье находится вблизи автотрассы или оживленной части города.

Что же касается эстетики отделки стен с утеплителем, то современные отделочные материалы прекрасно приспособлены для выполнения различных дизайнерских решений.

Какие бывают утеплители для стен?

Условно утеплители можно разделить на 2 вида: органические и неорганические. Что это такое?

Органические утеплители

Это материалы, которые производятся на основе сырья из природных компонентов. Они не содержат синтетических составляющих. В состав некоторых органических материалов добавляются цемент и пластик.

Органические утеплители удобны в эксплуатации, потому что не промокают, не склонны к возгоранию, не подвержены поражению грибком, плесенью и какими-либо бактериями. Органику удобно использовать в качестве внутреннего утеплителя или в многослойных конструкциях, в виде первого, внутреннего слоя.

Примеров утеплителей органического происхождения довольно много:

  1. Арболитовый утеплитель – изготовлен на основе цемента, жидкого стекла и каолина. Дополнительно в нем находятся теплосберегающие вещества – солома, опилки, стружка и т.д.
  2. Пенополивинилхлоридный утеплитель – основан на поливинилхлоридных смолах. Технология его производства такова, что смолы приобретают пористую структуру, он может быть твердым или мягким, и, соответственно, имеет широкий спектр использования.
  3. ДСП. Утеплитель на базе древесной стружки, в которую добавляются смолы и антисептики.
  4. Пенополиуретан – теплоизолятор нового поколения. Изготавливается на основе полиэфира, путем сложной химической реакции. Имеет отличные утепляющие свойства, не боится влаги, вредителей и перепадов температур.
  5. Пеноизол, также называемый как мипора. Материал на основе природной эмульсии из мочевино-формальдегидной смолы. Мипора универсальный материал, в продаже она представлена в сухом виде, в виде блоков. При необходимости ее также можно использовать в жидком виде, заливая в специально подготовленные емкости, где она через время затвердевает.
  6. Пенополистирол, или, проще говоря, пенопласт.
  7. Вспененный полиэтилен. Получают путем добавления в жидкую полиэтиленовую массу специальных пенообразующих добавок. В итоге получается материал с большим количеством пор – что и позволяет ему хорошо удерживать тепло и обеспечивать шумоизоляцию.
  8. Фибролит. Полностью органический материал, состоящий из тонкой древесной стружки. В виде связующего вещества используется цемент или магнезит. Материал отлично выносит влажные условия эксплуатации и может использоваться при утеплении саун, бассейнов и тому подобных помещений.
  9. Сотопласт. Необычный утеплитель современного типа. Его пористая структура состоит из ячеек, визуально напоминающих пчелиные соты – отсюда и его название. Состоит он из целлюлозных или тканевых волокон, в оболочке из пленки, внешняя часть каждой панели изготовлена из мягкого пластика.
  10. Эковата. Производится из отходов картонного или книжного производства. Основой для нее является брак или второй сорт целлюлозного картона или бумаги. Возможно производство и из макулатурных отходов, однако, качество эковаты в этом случае, будет на порядок ниже.

Неорганические утеплители

Изготовлены на основе горных ископаемых, шлака, асбеста или стекла. Эти материалы всем известны уже многие годы – стекловата, ячеистый бетон, пеностекло и тому подобные. Они прекрасно показали свои эксплуатационные свойства, работают при любых температурах, подходят для любой конструкции.

Неорганические утеплители представлены в продаже в самом различном виде: вата, панели, плиты, рулоны и даже в рассыпную. Это дополнительный плюс, так как есть возможность выбрать наиболее удобный способ укладки.

Разновидностей неорганических теплоизоляторов также довольно много:

1. Минеральная вата. Наверное, самый распространенный утеплитель. Может изготавливаться из шлаковых отходов сталелитейного производства или горных пород. По виду сырья, из которого она сделана, минеральная вата делится на два вида: каменная и шлаковая.

2. Стекловата. Процесс ее производства практически идентичен производству стекла, хотя зачастую для изготовления стекловаты используются отходы стекольного производства. Отличается от минеральной ваты своей структурой и свойствами.

3. Керамическая вата. Изготавливается на основе окисей кремния, алюминия или циркония. Для производства применяются высокие температурные режимы и центрифуга. Керамическая вата практически не подвержена деформации, не горит и имеет отличные тепло и звукоизоляционные свойства.

Отражающие теплоизоляторы

Как известно, классические утеплители действуют направленно – они замедляют процесс прохождения тепла. То есть, из отапливаемого помещения, будь то жилой дом или общественное здание, тепло выходит наружу. Если провести исследование инфракрасного излучения, то будут видны лучи, особенно сильное излучение там, где строительные материалы хорошо пропускают через себя тепло. Поэтому, стараясь утеплить помещение, его обшивают различными видами утеплителя, удерживающего тепло или препятствующего свободному прохождению лучей инфракрасного спектра.

Однако, есть еще один поход к повышению теплоизоляции зданий. Это использование материалов, отражающих тепло. Самый популярный среди таких – алюминиевая фольга, ее поверхность способна отражать до 97% попадающего на нее тепла.

При этом, алюминиевая фольга укладывается в один или два слоя, которые, в последствии покрываются слоем полиэтилена – такая обшивка очень тонкая и практически не занимает места. А по своей теплоизоляции может конкурировать с самым качественным утеплителем, задерживающим тепло. Кроме того, это также и прекрасный пароизоляционный материал, поэтому, для зданий с повышенной влажностью – сауны, бани, — такая теплоизоляция будет просто находкой. В остальных случаях лучше всего рассматривать его как вспомогательный материал, например для отделки стен и потолков внутри помещения.

Выбираем утеплитель для стен

Среди огромного ассортимента утеплителей, бывает сложно выбрать какой-то один. Рассмотрим наиболее распространенные теплоизоляторы:

Минеральная вата

Уже много лет используется как утеплитель на всевозможных частных и промышленных объектах. Может изготавливаться на каменном или базальтовом сырье, что и придает ей огнеупорность и пожаробезопасность. Современную минеральную вату изготавливают из вулканических ископаемых с помощью специального оборудования, достигая высоких температур. Она имеет специфическую пористую структуру, что и обуславливает ее основные достоинства:

  1. Отличную теплоизоляцию помещения. Благодаря волокнистой структуре, минеральная вата хорошо удерживает температуру внутри объекта, зимой дом останется теплым, летом – в нем будет прохладно.
  2. Звукоизоляцию. Также из-за беспорядочного строения волокон ваты, она способна удерживать как минимум 50% звуковых колебаний, проходящих сквозь нее.
  3. Износостойкость. Производимая из вулканических пород, минеральная вата не склонна к разрушению и способна прослужить длительное время, не нуждаясь в замене.
  4. Герметичность. При условии соблюдения правильной технологии укладки минеральной ваты, этот вид термоизоляции способен сохранять герметичность покрытия долгие годы.
  5. Минеральная вата экологически безопасна для здоровья.

Укладка этого вида утеплителя не особенно сложная, но, как уже было сказано, важно соблюдать правильную последовательность операций:

  1. Подготовка стены. Очистить от старой отделки, грязи, зашпаклевать трещины и сколы.
  2. Укладка паропроницаемой мембраны. Сделать это нужно прямо на стену, в один слой.
  3. Установка каркаса из деревянных планок или металлических профилей.
  4. Укладка минеральной ваты. Обычно она продается в виде пластов различного размера.
  5. Закрыть слой ваты еще одним слоем пленки.
  6. Обшивка фасада отделочным материалом. Обычно в данном случае правильно будет устроить вентилируемый фасад.
  7. Установка откосов, подоконников. Старые придется заменить, из-за существенного увеличения толщины стен.

Пенопласт

Пенопласт, или более современный его аналог – полистирол, весьма популярный материал для наружного утепления здания. Это распространенный вид органического утеплителя, на 90% состоящий из воздуха, остальные десять процентов – вещества, производимые из нефтепродуктов. По своей сути, это воздушные пузырьки среднего и мелкого размера, заключенные в оболочку из полистирола.

Достоинства:

  1. Невысокая стоимость. Обшить дом пенопластом доступно любому желающему.
  2. Отлично удерживает тепло внутри помещения.
  3. Ему не страшны влага, сырость и температурные колебания.
  4. Хороший звукоизоляционный материал.
  5. Подходит под различные виды наружной отделки фасада, его можно как оштукатурить, так и зашить стеновыми панелями.

Недостатки:

  1. Пенопласт очень любят мелкие млекопитающие. Грызуны устраивают в нем свои норы – это легко и удобно для них. Чтобы избежать подобных инцидентов, пенопластовую обшивку стен нужно сразу же зашивать верхним, декоративным слоем. Причем, делать это нужно качественно, не оставляя зазоров.
  2. Пеностирол не является горючим материалом, однако, при воздействии открытого огня, он загорается. Минус этот не имеет масштабных значений, так как этот утеплитель способен самозатухать при отсутствии сильных порывов ветра.

Процесс крепления пенопласта не особенно сложен, утеплить ним дом можно и самостоятельно, не привлекая специалистов. Последовательность действий такова:

  1. Подготовить стены. Подготовка включает в себя стандартные очистку от пыли, грязи и старой отделки. При наличии крупных трещин или выбоин, необходимо принять меры по их устранению.
  2. Установить стартовый профиль. В целом, такая процедура не обязательна, но эта мера даст гарантию точного выравнивания обшивки по всей площади фасада. Отталкиваясь от стартового профиля, работать будет намного быстрее и проще.
  3. Листы пенопласта необходимым образом подготовить: речь идет о размерах, то есть, если на стене имеются окна, двери, или другие элементы, которые не планируется утеплять, то пенопласт нужно вырезать с учетом этих объектов. Резать его не сложно, используя строительный или даже самый обыкновенный нож подходящего размера.
  4. Нанести на пенопласт специальный клей. Сделать это можно шпателем, соблюдая определенную схему нанесения: важно хорошо промазывать не только углы и периметр каждой пластины, но и торцы, которые в последствии будут стыковаться с соседними торцами материала.
  5. Дополнительно закрепить панели пенопласта дюбельными крепежами. Рекомендованный расход крепежа: не менее пяти штук на один лист.
  6. Нанесение армирующего слоя. Это, как правило, синтетическая сетка, которая крепится при помощи клеевого или цементного раствора прямо на пенопласт. Такая мера укрепит утеплительный слой и предотвратит его оседание или разрушение.
  7. Отделочные работы. Такая обшивка наиболее удачно подойдет под штукатурку, с последующим нанесением фактуры – «короед», «барашек», и другие рельефные покрытия хорошо лягут на пенопластовый утеплитель.

Пенополиуретан

Этот материал, своего рода разновидность пластмассы, на 90% структура его находится в газообразном состоянии. Строение – пористое, с выраженными ячейками. В современной промышленности, пенополиуретан успешно используется не только в виде утеплителя для фасадов, но и как наполнитель сидений в диванах, креслах и тому подобных. Визуально и тактильно он похож на обыкновенный поролон.

Данный материал используют в качестве утеплителя, из-за следующих его положительных характеристик:

  1. Хорошая теплоизоляция.
  2. Работает и как шумопоглотитель.
  3. Не подвержен воздействию агрессивных химических веществ.
  4. Практически не поглощает влагу и не отсыревает.
  5. Экологически безопасен.
  6. Длительный срок службы – до 30 лет.

Чем плох этот материал в качестве утеплителя:

  1. Из-за своей мягкой поверхности, пенополиуретан не пригоден к отделке фасадной штукатуркой. Использоваться может только под панели.
  2. Этот утеплитель пожароопасен, и более того, воспламеняясь, он способен выделять вещества, опасные для жизни человека.

Для укладки на стены пенополиуретан используется и машинный способ нанесение пенополиуретана


Экструдированный полистирол

Также этот материал называют пеноплэксом. Этот вид утеплителя относительно новый, разработан не так давно, а потому учитывает в полной мере современные потребности в теплоизоляции жилья. Пеноплекс имеет пористую структуру, что обуславливает его основные положительные характеристики: высокую теплостойкость, легкость, доступность последующей обработки.

Плюсов у него на самом деле много:

  1. Высокие показатели термоизоляции. Имеет наиболее высокие характеристики термоизоляции из всех популярных материалов,
  2. Износостоек. Выдерживает умеренные нагрузки,
  3. Долговечен. Срок службы пеноплексового утеплителя сорок лет и выше,
  4. Не привлекает грызунов и других вредителей, не склонен к образованию грибка или плесени,
  5. Легкий. Это обстоятельство дает возможность работать с ним самостоятельно, не нанимая профессиональных строителей, а также выполнять монтажные работы можно даже одному человеку.

Этот вид полистирола прекрасно показал себя как в использовании для частных домовладений, так и для утепления общественных зданий.

Из недостатков, нужно вспомнить:

  1. Горючесть. Пеноплекс не является огнеупорным материалом и в противопожарных целях, необходимо применять предохраняющие меры.
  2. Довольно высокая стоимость.

Что касается цены, то учитывая характеристики материала и срок его эксплуатации, его стоимость вполне окупаема и оправданна.

Монтаж пеноплекса идентичен монтажу пенопластовых панелей, он также крепится на специальные полимерные клеевые составы – обратите внимание, — они должны быть без ацетона. Но кроме клея, конечно, желательно закрепить утеплитель и анкерным крепежом, чтобы избежать досадных неприятностей через какое-то время.

Экструдированный полистирол отлично поддается декорированию, его можно оштукатуривать, выполнять рельефы самой разной структуры.

Какой утеплитель использовать для стен?

Чтобы определить лучший вариант для утепления стен — необходимо провести точный расчет всех его характеристик. Также оценить как будет проходить монтаж утеплителя, и устраивает ли он вас.

Если выбрать из практики и коротко, то лучше брать минеральную вату (но нужно быть уверенным, чтобы на неё не попадала вода и не отсыревала). Она имеет полезные свойства. Если для вас это дороговато, тогда берите пенопласт. Что касается пеноплекса, то он лучше минваты в плане теплопроводности и гидроизоляции, но он хуже подходит для утепления фасада, т.к. у него низкая паропроницаемость, что создает эффект термоса.

Производители

В связи с постоянно увеличивающимся спросом на теплоизоляционные материалы, наряду с ввозом материалов импортного – европейского, реже американского, производства, стали разворачиваться и развиваться и отечественные производители. На сегодняшний день, на полках строительных гипермаркетов присутствуют как европейские, так и российские бренды. Вот наиболее популярные из них:

Один из лидеров в данной области строительных материалов. Это дочернее предприятие крупного испанского концерна Uralita. Фактически утеплители фирмы Ursa регулярно поставляются как на российский, так и на европейские рынки, где также пользуются большой популярностью.

Теплоизоляция этой марки производится в разных вариациях, но наиболее востребованная разновидность: плиты или маты утеплителя небольших размеров. Их удобно использовать для устройства вентилируемых фасадов зданий, утепления крыш, полов, перестенков. Но также возможен и вариант утепления теплотрасс, высотных сооружений частного и промышленного назначения.

Известная на мировых строительных рынках, финская компания, производства которой находятся в городах Польши, Литвы и Финляндии. На российском рынке эта марка представлена под брендом Paroс – на его базе представлен широчайший ассортимент утеплителей из каменной ваты. Этот теплоизолятор выпускается в виде плит, матов и рулонов мягкой и жесткой конструкции.

Этот утеплитель популярен среди частных покупателей, ним удобно обшивать отдельно стоящие домовладения и многоэтажные жилые дома. Свойства теплоизоляторов Paroс: высокая паропроницаемость, отличные теплоизоляционные свойства, долговечность и отсутствие деформации, делают этот материал удобным и универсальным для применения в гражданском строительстве.

Широко известная финская марка, на самом деле является дочерней компанией крупного французского концерна. Их утеплитель производится на основе стекловолокна широко распространен как в Европе, так и в России и остается популярным уже многие годы.

Универсальная теплоизоляция для утепления скатных кровель, мансард, внешних стен, перегородок, подвесных потолков.

Это самый крупный российский производитель пенополистирола, который производит утеплитель, как для частных и промышленных зданий, так и для различных инженерных коммуникаций.

Заключение

Утепление стен – важный этап, его нельзя упускать или произвести не качественно. От правильно утепленных стен выгода очевидна: вы предохраните внутреннюю часть дома от конденсата и промерзаний, сохраните тепло внутри помещения, существенно экономя энергоресурсы. В настоящее время, утеплитель – не излишняя предусмотрительность, а правильный выбор для любого дома, не важно из чего он построен и как хорошо отапливается.

Выбираем утеплитель для стен будущего дома Читайте на unimart24.ru

Дом должен быть теплым — это одно из главных требований будущих домовладельцев. Идеальная формула энергоэффективного дома включает в себя утепление стен, кровли и фундамента. Об универсальном утеплителе для скатных крыш мы писали в статье «Лайт Баттс Скандик» — лучшее утепление Rockwool для скатных крыш и мансарды», давайте обсудим утеплители для фасадов и выберем самый теплый.

Зачем нужен утеплитель?

Если дом построен из легкопромерзающих материалов, то нужно обязательно утеплить фасад. Это сократит затраты на обогрев и поможет дольше сохранять тепло. А летом правильно подобранный утеплитель будет препятствовать сильному нагреванию воздуха.

Единственный вариант, когда утеплитель не нужен — строительство дома из крупноформатных керамических блоков 440 или 540 мм. Благодаря хорошей пористости, низкой теплопроводности и пазогребневому соединению такой дом будет сохранять тепло зимой, а вы будете экономить деньги на расходах за отопление.

Какие утеплители бывают?

Для утепления фасада частного дома используют 3 вида теплоизоляционных материалов. Давайте рассмотрим их внимательнее, выявим преимущества и недостатки каждого.

Минераловатные плиты

Среди них распространены 2 разновидности: базальтовая вата и стекловата. Если сравнивать их, то первый материал будет лучше. У базальтового утеплителя низкая теплопроводность — 0,036-0,042 Вт/м и высокая паропроницаемость. Благодаря этому стены дома хорошо «дышат», что создает внутри помещений благоприятный климат. Еще один плюс базальтовых плит заключается в 100% огнестойкости. Этот материал относится к негорючим и имеет маркировку «НГ». Но самое главное преимущество заключается в удобстве монтажа. Плиты бывают разных размеров и разной толщины, поэтому их легко монтировать.

Есть и недостаток — низкая влагостойкость. Материал хорошо впитывает влагу и если это происходит во время эксплуатации, он теряет в своих теплоизоляционных качествах.

Вспененный полиуретан

Это двухкомпонентный утеплитель, который доводят до нужного состояния непосредственно перед применением. Он отличается минимальной теплопроводностью — 0,019-0,02 Вт/м К и высоким температурным режимом эксплуатации от -160 до +150С.

Вспененный пенополиуретан наносится на поверхность стены бесшовным слоем по типу нанесения монтажной пены. Благодаря этому отсутствуют стыки и мостики холода. С другой стороны, материал очень неустойчив к ультрафиолету. Под прямым воздействием солнечных лучей, он начинает разрушаться. Средние сроки его эксплуатации составляют 30 лет.

Экструдированный пенополистирол

Этот утеплитель в форме плит, но его используют реже всего. По факту плита — это шарики из полистирола, наполненные воздухом. Благодаря этому материал имеет хорошие теплоизоляционные качества — его теплопроводность составляет 0,029-0,032 Вт/м. У него практически нулевая впитываемость влаги и длительный срок эксплуатации 1 до 50 лет.

Из минусов можно отметить отсутствие паропроницаемости. Он не впитывает влагу и вообще не пропускает воздух, поэтому им рекомендуется утеплять только полы или заглубленные фундаменты. Утеплять этим материалом стены, перекрытия, чердаки и фундаменты не рекомендуется, потому что дом будет, как термос.

Какой из них теплее?

Самый «теплый» утеплитель должен иметь низкую теплопроводность. Давайте сравним материалы по этому показателю и узнаем, какой из них теплее.

  • Базальтовые плиты 0,036-0,042 Вт/м
  • Плиты из экструдированного пенополистирола 0,029-0,032 Вт/м
  • Вспененный полиуретан 0,019-0,02 Вт/м

Самым теплым материалом с низкой теплопроводностью является вспененный полиуретан. Он в 3 раза теплее базальтовых плит и в 2 раза теплее пенополистирола при минимальной толщине 0,7-1,5 см. Но этот материал сложно наносить на стены, тогда как другие виды утеплителей легче монтировать и с этим справится любая бригада строителей.

Какой из утеплителей выбрать?

Мы рассказали вам о 3-х самых популярных теплоизоляционных материалах для фасада. У каждого из них свои преимущества и недостатки, разные технические характеристики и способы монтажа. Наши эксперты рекомендуют выбирать именно минераловатные плиты. Почему? Все просто:

  • Они теплые! Разница в теплопроводности между материалами небольшая и существенной роли не играет.
  • Они удобные и простые в монтаже. Они продаются в готовом виде любой толщины и размеров. При необходимости их можно резать. А вот вспененный полиуретан наносить гораздо сложнее и он изготавливается непосредственно перед применением. Такой утеплитель хорош при облицовке фасада клинкерной плиткой, которую клеят прямо на него.
  • Минераловатные плиты имеют высокую паропроницаемость ,а это очень важно для беспрепятственной циркуляции воздуха. Например, плиты из экструдированного пенополистирола вообще не пропускают воздух: не выпускают теплый и не запускают прохладный, поэтому появляется эффект термоса.

Производителей много, какой бренд посоветуете?

Наши эксперты рекомендуют минераловатные плиты ROCKWOOL. Это лидер в производстве теплоизоляционных материалов для фасада и кровли. В линейке бренда есть теплоизоляционные материалы для различных фасадных материалов. Например, плита ФАСАД БАТТС Д подходит для утепления стен и последующего нанесения защитно-декоративного штукатурного слоя. Для слоистой кладки, которая предполагает расположение теплоизоляционного слоя в середине конструкции стен подходит плита Лайт Баттс ЭКСТРА. А мягкая теплоизоляция ЛАЙТ БАТТС СКАНДИК подходит для последующей обшивки дома натуральным деревом. У ROCKWOOL найдется решение для каждого фасада.

Если у вас есть вопросы по теплоизоляции дома, обязательно пишите нашим экспертам в форме обратной связи ниже или звоните по телефону. Мы всегда на связи!

Утепление фасада дома, работы по утеплению зданий в Москве

Утепление фасада пенопластом, ватой — или штукатурка?

На внешние стены здания постоянно воздействуют атмосферные осадки, микроорганизмы, перепады температур. Все это отрицательно воздействует на фасад, поэтому для предотвращения такого разрушительного воздействия, внешние стены требуют утепления и защиты от негативных факторов.
Утепление фасада способствует к уменьшению воздействие внешних негативных факторов, следовательно стены будут сохранять тепло и не промерзать.

Фасады по способу утепления бывают– вентилируемыми и штукатурными. Утепление по штукатурному типу более экономично, можно разнообразить различную цветовую гамму.
Вентилируемый фасад более долговечен, он проще и дешевле ремонтируется, монтируется в любое время года. Благодаря металлическому каркассу, который используется для монтажа вентфасада, выравниваются любые стены.

Чтобы утеплить фасады зданий при монтаже вентфасадов и при устройстве штукатурного фасада, используют два вида изоляционных материалов – минеральную базальтовую вату и пенополитирол. При соблюдении правил монтажа и эксплуатации оба этих материала долговечны, обладают высокими показателями тепло- и звукоизоляции.
Чтобы выбрать оптимальный вариант ниже приведем сравнительные технические характеристики пенопласта и минеральной ваты:
При выборе пенополистирола стоит обратить внимание на его плотность – она должна быть не менее 15 кг/м3. Если выбран утеплитель фасада из минеральной ваты, то лучше выбрать с плотностью не менее 135 кг/м3.
Пенополистирол (или в простонародье – пенопласт) представляет собой материал, который получают путем вспенивания гранул полистирола. Основной объем материала занимает газ, и этим объясняются его высокие тепло- и звукоизоляционные свойства.
Пенополистирол прекрасно подходит для теплоизоляции кирпичных и бетонных фасадов. Так как паропроницаемость этого материала низкая, его не рекомендуют использовать для утепления деревянных поверхностей. Из достоинств этого изоляционного материала можно выделить его легкость (т.е. не создается дополнительная нагрузка на фундамент), влагостойкость и устойчивость к колебаниям температуры, материал не дает усадку и не разрушается, долговечен, не подвержен воздействию вредных микроорганизмов. Пенопласт прост в обработке, при правильном монтаже создает идеально ровную поверхность стен и с его помощью можно создавать различные фасадные архитектурные элементы.
К одному из недостатков данного утеплителя можно отнести его легко воспламеняемость и выделение при горении токсичных веществ, неустойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей, возможность повреждения материала мелкими грызунами. Также существенным недостатком является то, что при утеплении фасада полиситролом, стены перестают «дышать», поэтому необходимо предусмотреть дополнительную вентиляцию, во избежание образования повышенной влажности внутри дома.

Утепление фасада пенопластом производится с применением следующей технологии:
— выравнивают поверхность стен, поскольку поверхность материала утеплителя ровная. Пенополистирол можно монтировать на небольшие неровности;
— грунтуют поверхность стен для улучшения сцепления;
— приклеивают пенополистирол с применением специального клея, который наносят на всю поверхность утеплителя;
— укрепляют пенопластовые плиты с помощью специальных дюбелей;
— наносят армирующую сетку;
— оштукатуривают поверхность для гидроизоляции утеплителя.
Далее в зависимости от вида фасада наносится декоративная штукатурка, либо поверхность отделывается кирпичем, либо панели из сайдинга.
Минеральная вата используется для утепления деревянных фасадов, крупнопористых стен и фасадов из газобетона. Так как мягкая структура ваты обеспечивает хорошее прилегание материала к поверхности – это помогает скрыть все неровности.
Минеральная вата бывает каменной и стеклянной. При производстве стекловаты из расплавленного кварцевого песка выдуваются тончайшие волокна и соединяются в материал, похожий по структуре на вату. Каменную вату производят из базальта по схожей технологии. Каменная вата тяжелее стекловаты, однако, она более безопасная.
Отличительными свойствами утеплителя из минеральной ваты являются ее экологичность, огнестойкость, т.е. такой утеплитель не горит и не выделяет токсичных веществ при нагревании, обладает высокой паропроницаемостью и устойчивостью к химически активным вещества, а также не подвержен повреждениям грызунами.
Но минвата гораздо тяжелее пенопласта, легко впитывает влагу, за счет чего теряет теплоизоляционные свойства. Для проведения монтажных работ требуется сухая, но не жаркая погода и вату необходимо покрывать штукатуркой со специальным составом.
Утепление фасада минеральной ватой под штукатурку включает следующие этапы:
— установка направляющих из деревянных брусков или металлического профиля, толщина которых должна соответствовать толщине утеплителя;
— укладка утеплителя – первый слой минваты крепится на клеевой состав на горизонтальную направляющую, которая находится на расстоянии полуметра от земли. Для снижения деформации, в каждую плиту по краям и в центре вставляются специальные дюбели. Далее утеплитель укладывается в шахматном порядке. Если образуются щели, то их также как и дверные и оконные проемы необходимо заложить обрезками утеплителя;
— армирование с помощью специальной сетки. Его необходимо начинать с углов и укладывать два слоя сетки на клеевой состав.
— нанесение поверх сетки еще одного слоя раствора для обеспечения гидроизоляции
— нанесение декоративного слоя.

Утепление фасада минеральной ватой для последующего устройства вентилируемого фасада включает следующие этапы:
— крепление к поверхности стены пароизолирующей пленки;
— установка направляющих из деревянных брусков или металлического профиля, толщина которых должна соответствовать толщине утеплителя;
— укладка утеплителя – первый слой минваты крепится на клеевой состав на горизонтальную направляющую, которая находится на расстоянии полуметра от земли. Для снижения деформации, укрепляют специальные дюбели. Далее плиты утеплителя укладывается в шахматном порядке.
— установка внешнего слоя пароизоляции;
— установка профиля сайдинга.

Утеплять фасады также можно методом напыления пенополиуретана. Пенополиуретан это жидкая смесь из двух полимеров, которые при нанесении на поверхность смешиваются. Под воздействием углекислого газа материалы вспениваются и нагреваются в специальном оборудовании, и при помощи специального шланга поступают в строительный пистолет, с помощью которого происходит напыление материала на поверхность. При этом поверхность нанесения может быть разной – гладкой, рельефной, из любых материалов и любой формы. После нанесения пенополиуретана, он стремительно увеличивается в объемах, таким образом заполняет все трещины и пустоты, образовывая ровную поверхность фасада. Пенополиуретаном можно утеплять любые фасады –деревяные, стальные, кирпичные, и любые другие.
Материал обладает очень низкой пожароопасностью, так как в его составе присутствует антипирен. Металлические конструкции зданий, обработанные таким способом, не подвергаются коррозии. При использовании этого утеплителя не нужно использовать дополнительный слой паро- и ветрозащитной пленки. Пенополиуретан не подвержен гниению и образованию плесени, а также его не повреждают ни грызуны ни насекомые.

Но несмотря на все вышеперечисленные достоинства данного теплоизоляционного материала, при выборе данного способа утепления необходимо учесть и недостатки данного метода:
-нанесение даного утеплителя предполагает использование специальной дорогостоящей техники; — работать с данным материалом необходимо с использованием средств индивидуальной защиты;
— работая с этим материалом нужно соблюдать правила пожарной безопасности;
— слой утеплителя должен быть защищен отделочными материалами, так как разрушается от воздействия солнечных лучей.

Утепление фасада пенополиуретаном производится с применением следующей технологии:
1) проведятся подготовительные работы – на этом этапе очищается вся поверхность от старой краски и штукатурки. Старая отделка демонтируется. Снимаются все наружные элементы фасада . Окна укрываются защитной пленкой и фиксируются строительным скотчем
2) устанавливается деревянная или металлическая обрешетка.
3) наносится на обрешетку пенополиуретан.
4) оштукатуриваются и окрашиваются стены фасада – это самый оптимальный вариант финишной отделки фасада, который утеплен напылением пенополиуретана, так как использовать отделочный материал, требующий фиксации на крепежи не рекомендуется, так как дюбели и саморезы нарушат целостность утепляющего слоя, что приведет к образованию так называемых «мостиков холода», увеличению теплопотерь и появлению конденсата.

Технология утепления стен фасада дома, схема утепления

Технология утепления фасадов

После принятия в России (вслед за западными странами) ряда нормативно-технических документов, направленных на решение задачи энергосбережения и снижения эксплуатационных затрат в строительстве,  в качестве технологии утепления фасадов зданий различного назначения возможно применение  только многослойных фасадных теплоизоляционных систем (по международной классификации обозначаемых как ETICS External Thermal Insulation Composite Systems).  Другие методы (за счет толщины стен, изнутри, колодцевая кладка и т.п.)  – неэффективны, ограниченны в применении, дороги. Об этом более подробно можно прочитать в разделе утепление дома.

СИСТЕМЫ ФАСАДНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ

Технология утепления стен с тонким штукатурным слоем

Одна из самых распространенных и эффективных технологий утепления фасадов. Предназначена как для малоэтажного строительства, так и для утепления стен административных зданий и многоэтажных жилых домов.  Утепление фасада технология –  утеплитель крепится на специальный клей, потом он дополнительно фиксируется с помощью фасадных дюбелей. Используются только специальные  фасадные утеплители (минераловатные с высокой плотностью или пенополистирол специальный фасадный ПСБС25Ф). Далее идет армирующий слой из специального клеевого состава, который создает жесткую штукатурную поверхность и прикрывает  утеплитель. Этот слой состоит из штукатурки (клей) и специальной стеклосетки (с повышенной щелочестойкостью), плюс пластиковые комплектующие.  Для  конечной отделки при использовании технологии утепления стен используются декоративные штукатурки, модифицированные особыми полимерными добавками или легкие облицовочные материалы.

 

Более подробно:

 

Первый слой в технологии утепления дома: Монтаж утеплителя

Теплоизоляционный материал обеспечивает утепление ограждающей конструкции, его толщина определяется теплотехническим расчетом, выбирается в зависимости от климатического пояса, норм теплосопротивления здания, используемого конструкционного материала и его характеристик. условий эксплуатации, назначения здания и т.п..

Для устройства теплоизоляции применяют плитный утеплитель, основные показатели которого (плотность, влагопоглощение, теплопроводность, прочность на сжатие, горючесть) определяются необходимым сопротивлением теплопередачи, фактическим состоянием наружных ограждающих конструкций, классом функциональной пожарной опасности и другими факторами. В качестве утеплителя, используются минераловатные плиты из базальтового волокна плотностью 145 кг/м3  или пенополистироловые плиты ПСБС25-Ф. Оба утеплителя (и только они) сертифицированы для применения в технологии утепления фасадов с тонким штукатурным слоем.

Для приклейки и армирования утеплительных плит используются клеевые смеси, специально разработанные к определённому типу утеплителя и входящие в линейку продуктов, предназначенных только для таких технологий. В остальном, разницы между способом монтажа пенополистирольных или минватных теплоизоляционных плит и использованием отделочного материала нет.

Дополнительно приклеенный утеплитель дюбелиться специализированными крепежными элементами.

 

Второй слой в технологии утепления стен  –

армировочный

Чтобы защитить теплоизоляционные плиты от воздействия атмосферы, усилить механическую прочность и придать им необходимую для отделочных материалов несущую способность, по ним наносится армирующий слой.

Этот слой состоит из клеевого раствора, предназначенного для используемого типа теплоизоляционных плит, армирующей фасадной стеклосетки и специализированных комплектующих к системе утепления. Опять же заметим – все материалы предназначены и должны быть сертифицированы для только утепление фасадов технология с тонким штукатурным слоем.

При армировании поверхности плит, наносится слой клеевого раствора, затем стеклосетка втапливается в этот слой и клеевой раствор заглаживается. После просушки поверхность дополнительно выравнивается методом шпатлевания и грунтуется.

в процессе эксплуатации здания, поэтому качество сетки и клеевого состава.

Третий слой в технологии утепления дома  –

декоративный

При ремонте фасада или новом строительстве коенчное фасадное покрытие в виде декоративной фактурной штукатурки призвано решать следующие задачи – защищать здание, дом  от неблагоприятных внешних воздействий – дождь, мороз, ветер, грязь, микроорганизмы и т.д.- решать экологические задачи, обеспечивая в т.ч. комфортность внутренних помещений дома; – соответствовать художественно-эстетическим, архитектурным требованиям и престижности (социальной значимости) здания. 

Современные фактурные штукатурки стен при отделке фасада  бывают:

  • минеральные, связующее которых цемент;
  • полимерные на основе синтетических смол, связующая основа акрил или его сополимеры; 
  • силикатные, связующая основа жидкое калиевое стекло;
  • силоксановые и силиконовые, связующая основа – силоксаноые и силиконовые смолы.

 

Каждая из них имеет свое предназначение и используется в зависимости от целей и задач строительства, характеристик несущих конструкций здания.

Это пример двух реализованных проектов, достаточно высокой сложности – на фасаде Бизнес-центра нет ни одной прямой стены, кроме потолков – все криволинейная геометрия, на Загородном доме – огромное количество декоративных элементов, различных финишей и тоже относительно сложная геометрия стен.  Как мы видим – Технология утепления фасадов с тонким штукатурным слоем  применяется в строительстве без каких-либо ограничений по предназначению, высоте, конфигурации зданий как в коттеджном, так и в промышленном строительстве.

Теплый фасад или утепление дома

Решение проблемы утепления жилья для стран с резко континентальным климатом, к которым относится и Россия, было жизненно важным во все времена. Особенно актуальной задача утепления жилых домов становится сейчас, когда наибольшую остроту приобрели вопросы экономии энергоресурсов.

Современные технологии строительства и появление эффективных утеплителей позволяют успешно решить эту задачу не только при возведении нового жилья, но и для утепления зданий старой постройки.

Эффективные утеплители

До появления эффективных утеплителей проблема сохранения комфортной температуры во внутренних помещениях зданий и сооружений решалась в основном за счет увеличения толщины и массивности стен и других ограждающих конструкций.

Примерно в середине 20-го века в ряде северных стран Европы были разработаны технологии, позволяющие производить легкие материалы, названные эффективными утеплителями, так как при небольшом собственном весе они могли заменить по теплозащитным свойствам массивные ограждающие конструкции зданий, превышающие собственную толщину этих утеплителей в десятки раз.

Эффективные утеплители, имеющие как определенные достоинства, так и некоторые недостатки, по способу изготовления и исходному материалу можно разделить на три большие группы:

  • Утеплители на основе базальтового волокна
  • Утеплители на основе стекловолокна
  • Утеплители на основе полимеров

Утеплители на основе базальтового волокна или каменной ваты типа Роквул (Rockwool) были разработаны в Дании еще в 30-х годах 20-го века. Этот утеплитель производится из горной породы – базальта и представляет собой пористую плотную массу из переплетенных в разных направлениях минеральных волокон, из которой формируются маты и плиты различной толщины, а также скорлупы и цилиндры.

Плиты и маты используются для утепления плоских ограждающих конструкций, а скорлупы и цилиндры для теплоизоляции инженерных коммуникаций.

Утеплители из каменной ваты считаются наилучшими по большинству характеристик среди всех видов утеплителей.

Если сравнить утеплитель из базальтового волокна с другими видами утеплителей по главному показателю – расчетному коэффициенту теплопроводности, то каменная вата здесь имеет один из самых низких коэффициентов, составляющий от 0,039 до 0,045 Вт/м*К. Чем меньше этот коэффициент, тем лучшими теплозащитными свойствами обладает утеплитель.

Можно привести такой пример: плита из каменной ваты толщиной в 5 сантиметров заменяет по теплоизолирующим качествам кирпичную стену толщиной в полметра.

Другие свойства каменной ваты, которые позволяют считать ее лучшей в своем классе:

  • Абсолютная пожаробезопасность, так как Роквул не горит, выдерживая температуру более 1000 градусов, не плавясь и не теряя формы;
  • Экологическая чистота, так как утеплитель производится из натурального сырья;
  • Высокая прочность, устойчивость к механическим воздействиям, что исключает усадку утеплителя или уменьшение в объеме со временем, тем самым обеспечивая высокую долговечность материала;
  • Высокие шумоизоляционные свойства за счет большого количества пор в массе утеплителя;
  • Водоотталкивающие свойства.

Утеплители на основе стеклянного штапельного волокна типа УРСА (URSA GLASSWOOL) широко применяются при утеплении ограждающих конструкций, а также в качестве звукоизоляции в перекрытиях, перегородках и внутренних стенах.

Утеплитель типа УРСА представляет собой массу из тончайших стеклянных волокон, получаемой из расплавленного стеклянного сырья. Из этой массы, подобной натуральной шерсти или хлопку, формируют маты и плиты различных размеров и плотности, каждый из которых имеет определённую область применения.

Производителями торговой марки URSA GLASSWOOL выпускается множество видов утеплителя – для стен, горизонтальных конструкций – полов, перекрытий, крыш, для утепления трубопроводов, а также изделий, используемых для звукоизоляции внутренних стен и перегородок.

Если сравнить утеплитель типа УРСА с другими видами, то прежде всего следует отметить хорошее соотношение цены и качества материала. Каменная вата Роквул, которая общепризнанно имеет наиболее качественные характеристики дороже, но при меньшей цене УРСА обладает почти такими же свойствами – среди них прежде всего необходимо отметить негорючесть, долговечность и экологическую чистоту.

Утеплители на основе полимеров – пенополистирола и пенополиуретана типа «Пеноплекс», «Примаплекс», «Теплекс» и т.п. производят с помощью вспенивания паром расплавленного полимерного сырья. В результате этого процесса образуется масса из склеенных между собой гранул, из которой затем формируют различные изделия.

Полимерные утеплители, особенно из обычного пенополистирола, обладали многими недостатками – горючестью и способностью выделять при горении токсичные вещества, невысокой механической прочностью и долговечностью, нестойкостью к агрессивным жидкостям и т.п.

Однако в последние годы производителям удалось усовершенствовать технологию и получить новый материал – экструдированный полистирол, практически избавленный от большинства недостатков обычного полистирола.

Основная причина, вызывающая негативные свойства обычного полистирола, состояла в том, что в пространство между гранулами полимерной массы могла проникать влага. В процессе эксплуатации эта влага замерзает и оттаивает, разрывая, таким образом, структуру материала.

Экструдированный полистирол производят способом ввода в расплавленную полимерную массу инертного газа, вследствие чего образуются не гранулы, а множество мельчайших закрытых ячеек, заполненных газом. Эта технология позволила исключить возможное проникновение влаги в структуру материала и значительно повысила его механическую прочность и, соответственно, долговечность.

Помимо этого, в некоторые виды утеплителя добавляют различные примеси, например, антипирены, придающие стойкость к возгоранию.

Высокая влагостойкость экструдированного полистирола дает возможность использовать его для утепления полов и фундаментов, то есть там, где материал будет находится в грунте.

Утепление ограждающих конструкций дома

Для того чтобы правильно утеплить жилой дом, необходимо создать непрерывный тепловой контур, включающий стены, перекрытия, крышу в случае наличия мансарды, полы и цоколь, не допуская образования так называемых мостиков холода.

Конструктивные решения по утеплению обычно принимаются на стадии проектирования здания в зависимости, прежде всего, от материала и конструкции стен. В каждом случае толщина утеплителя рассчитывается по специальной формуле, при этом в расчет берется требуемая температура воздуха внутри помещений, нормативная температура наружного воздуха, коэффициенты теплопроводности утеплителя и других материалов стены.

Вид утеплителя заказчик подбирает в зависимости от конструкции, которую необходимо утеплять и исходя из собственных финансовых возможностей. Лучшими свойствами обладают утеплители из группы каменной ваты Роквул, которыми можно утеплять стены любой конструкции, перекрытия и крышу.

Но, например, для утепления стен снаружи или утепления полов и фундаментов лучше будет использовать экструдированный пенополистирол.

Утепление стен

 

Самой распространенной конструкцией, которую используют сейчас для возведения кирпичных наружных стен, является трехслойная кладка, где утеплитель вставляют в процессе кладки в воздушный зазор между внутренним слоем и наружным, облицовочным.

Для средней полосы России толщина внутреннего слоя кладки одно-двухэтажных домов должна составлять полтора кирпича – 380 мм, толщина утеплителя в этом случае принимается – 100 мм, а облицовочный слой – 120 мм. Кроме того, между утеплителем и облицовкой должен быть вентиляционный зазор 40 мм. Общая толщина наружных стен тогда составит 640 мм.

При стенах из деревянного бруса толщиной 150 мм утепление необходимо выполнять снаружи, толщина утеплителя должна быть 150 мм. Для стен из деревянного каркаса, в которых утеплитель вставляется между наружной и внутренней обшивками, толщина утеплителя должна также составлять 150 мм.

Утепление существующих стен и точка росы

 

Бывает, что возникает необходимость утепления уже существующего дома старой постройки. Признаки, по которым можно определить необходимость утепления стены – это ощущение холода вблизи нее, а еще хуже, когда появляется конденсат и следствие этого – плесень и грибок.

И тогда появляется вопрос – как утеплять, снаружи или изнутри?

Утеплять стены изнутри можно только в крайнем случае, когда нет возможности сделать это снаружи.

Все дело в так называемой «точке росы», так называется температура, при которой на границе холодной и теплой среды происходит конденсация водяных паров. Например, в трехслойной утепленной стене точка росы будет находиться в массиве стены ближе к наружной грани утеплителя и вентиляционный зазор оставляют для удаления влаги через специально оставленные в процессе кладки небольшие отверстия – пустые швы на уровне цоколя через 2-3 метра.

Если стены утеплять изнутри, точка росы сместится на внутреннюю грань стены, которая будет изолирована утеплителем от теплого воздуха помещения. В результате на стене под утеплителем будет неизбежно появляться конденсат. Даже если оставить зазор с отверстиями внизу и вверху обшивки утеплителя, обеспечить нормальную вентиляцию для удаления влаги внутри помещения проблематично, и конденсат будет скапливаться внизу стены.

При утеплении стен снаружи все проблемы решаются. Для утепления стен снаружи была разработана специальная конструкция, называемая «вентилируемым фасадом». Утеплитель, например, из экструдированного пенополистирола типа «Пеноплекс» приклеивается или крепится к наружной поверхности стены с помощью специальных дюбелей, а элементы облицовки – виниловый сайдинг, керамогранитная плитка и др. навешивается на отдельном каркасе из металлических профилей или деревянных брусков, причем между утеплителем и облицовкой остается воздушный зазор для удаления влаги.

Для защиты утеплителя от влаги его покрывают специальной влаговетрозащитной пленкой. Толщина утеплителя для средней полосы России принимается – 100 мм.

Утепление полов, перекрытий и крыш

 

Утепление перекрытий необходимо в случае, когда в доме холодный чердак. Если перекрытие, к примеру из железобетонных плит, то утеплитель укладывается на перекрытие, сверху можно сделать цементную стяжку. Если перекрытие деревянное, то утеплитель укладывается на дощатую подшивку в пространство между балками. Если дом с мансардой, то нужно утеплять крышу. Принцип тот же самый – утеплитель вставляется между стропилами, а затем зашивается деревянной доской с последующим покрытием гипсокартоном.

Толщина утеплителя для перекрытий и покрытий для Москвы, Санкт-Петербурга – 150 мм.
Деревянные полы по лагам также необходимо утеплять, для этого их делают двойными – черный пол и чистый пол. Черный пол из нестроганой доски укладывают на черепные бруски, которые прибивают к нижней части лаг. На черный пол укладывают плитный утеплитель или насыпают шлак, толщина утеплителя – 100 мм. Затем настилают чистый пол.

Не следует забывать и об утеплении цоколя, для чего с его внутренней стороны на всю высоту нужно наклеить плиты из экструдированного полистирола.

Полы по грунту с бетонным основанием утепляют следующим образом. Сначала выполняют подстилающий слой из легкого бетона, на который укладывают слой утеплителя толщиной 50-70 мм. Поверх его устраивают цементную стяжку толщиной 20 мм, затем настилают слой из ДВП, по которому можно уложить чистый пол из линолеума или другого материала.

Пароизоляция и влагозащита утеплителя

 

Для того чтобы утеплитель в процессе эксплуатации сохранял свои теплоизолирующие свойства, его необходимо защищать от водяных паров, проникающих изнутри помещений, и от атмосферной влаги.

Пароизоляцию и гидроизоляцию обязательно выполняют при устройстве чердачных перекрытий, утепления кровли мансард, стен в каркасных домах, для чего перед укладкой утеплителя со стороны помещений предварительно укладывают специальную пароизоляционную пленку. Она должна укладываться без зазоров с нахлестом между соседними полосами не менее 100 мм.

После укладки утеплителя его покрывают другой пленкой – влаговетрозащитной. Влаговетрозащитной пленкой также обязательно защищают утеплитель в системах вентилируемых фасадов.

Если Вас интересует дополнительная информация по утеплению домов, предлагаем связаться с нами или приехать в офис.

Правильный выбор системы обогрева застекленного фасада

Существует множество факторов, которые следует учитывать при выборе подходящего решения для обогрева зданий со стеклянным фасадом.

Энди Уильямс, технический консультант Jaga, обсуждает растущий спрос на решения в области отопления, которые решают практические проблемы, связанные с остеклением фасадов, и как определить правильное решение.

Современный дизайн зданий показывает, что мы все больше ценим естественное освещение.Это признание проявилось в виде стеклянных окон от пола до потолка, которые стали архитектурной особенностью многих новостроек, создавая ощущение открытости и пространства.

Возьмем, к примеру, столицу. Такие небоскребы, как 20 Fenchurch Street, Leadenhall Building, Gherkin и Shard, были спроектированы и построены с использованием застекленных фасадов.

Стекло часто выбирают, поскольку оно является превосходным способом использования естественного света, снижения энергопотребления, использования солнечного комфорта и изоляции помещений от шумового загрязнения.Чистые стеклянные линии также эстетичны, что является важным фактором для архитектурных технологов.

Однако известно, что стекло плохо удерживает тепло, и, следовательно, здания с застекленными фасадами могут испытывать большие потери тепла, что затрудняет утепление здания. Кроме того, застекленные фасады чрезвычайно уязвимы для образования конденсата.

Основной причиной образования конденсата на внутренней стороне застекленных фасадов является высокий уровень внутренней влажности в сочетании с низкой наружной температурой, что характерно для высоких многоуровневых коммерческих зданий.Чтобы сохранить желаемый эстетический вид и предотвратить конденсацию и потерю тепла, необходимо тщательно продумать отопление и вентиляцию в помещениях, где используются застекленные фасады.

При выборе системы обогрева фасада важным конструктивным аспектом, который необходимо учитывать, является назначение фасадного обогревателя. Отопительное решение может быть разработано для обеспечения эффективного обогрева помещения, снижения потерь тепла, устранения конденсации, охлаждения и вентиляции — или даже использоваться для комбинации всех этих факторов.Намерение использования повлияет на предпочтительное решение и должно быть рассмотрено на ранней стадии проектирования.

Общепринято считать, что внутрипольное отопление является идеальной системой обогрева фасада благодаря своей универсальности. Будь то диапазон глубины, ширины и длины, варианты решеток, есть множество доступных решений для траншей. Еще одним преимуществом внутрипольного отопления является то, что это «скрытое» решение — оно не занимает места на стене и поэтому может быть легко установлено перед остеклением от пола до потолка, не нарушая эстетический вид.

Интересно, что теперь конвекторы могут не только обогревать, но и иметь дополнительную функцию вентиляции, а иногда и охлаждения. Часто в офисных и коммерческих помещениях качество воздуха в помещении (IAQ) представляет особый интерес, поскольку правильная вентиляция может положительно повлиять на здоровье, комфорт и производительность людей. Траншейные радиаторы теперь можно использовать для подачи свежего воздуха путем прямого подключения к улице, а не с помощью отдельной системы вентиляции.

Также важно учитывать, что, когда охлаждение должно быть включено в фасадное решение, может потребоваться дополнительная мощность для подачи холодного воздуха вверх и по всему помещению.Это может быть обеспечено с помощью блока вентилятора Dynamic Boost Effect (DBE), который можно прикрепить к радиатору для быстрого и точного поддержания комфортных условий в помещении или быстрого повышения температуры, если это необходимо.

Однако, несмотря на универсальность внутрипольного радиатора, все еще бывают случаи, когда внутрипольный обогрев не подходит для определенных применений. К ним относятся случаи, когда пустоты в полу либо слишком неглубокие для конвекторного отопления, либо полностью сплошные, либо когда затраты на строительство каналов в траншеях непомерно высоки.

В этих случаях эффективной альтернативой может стать отдельно стоящее низкоуровневое отопление по периметру. Напольное отопление обладает всеми преимуществами внутрипольного отопления — циркуляцией и подогревом прохладного воздуха из окон, минимальными габаритами — но может быть полезно, когда технические проблемы не позволяют установить внутрипольное отопление.

Отдельно стоящие радиаторы также могут быть легко установлены в самом конце проекта и даже могут соответствовать требованиям низкой температуры поверхности (LST). Однако, несмотря на то, что обогрев по периметру менее бросается в глаза, чем другие виды обогрева, эта система по-прежнему занимает ценную площадь.Для сдаваемых в аренду помещений это невероятно важно, так как чем больше места требуется для отопления и вентиляции, тем меньше свободного места для сдачи в аренду.

Некоторые типы внутрипольного и периметрального отопления также содержат сверхбыстродействующий элемент кожуха Low-H3O, который либо спрятан под решеткой, либо внутри радиатора. Этот элемент означает, что для обогрева системы требуется только десятая часть воды по сравнению со стандартными радиаторами со стальными панелями, а это означает, что счета за электроэнергию для здания могут быть снижены до 16%.Несмотря на то, что может быть достигнута существенная экономия энергии, система по-прежнему будет невероятно реагировать на изменение температуры.

Одно совершенно ясно. Количество зданий с застекленными фасадами со временем будет только увеличиваться. Таким образом, крайне важно, чтобы при принятии проектных решений о том, как отапливать окружающие помещения, учитывались все вышеупомянутые факторы, такие как тепловая мощность, доступное пространство и эстетика.


Эта статья была первоначально опубликована в AT Journal Spring Edition 2017.

–ЦИАТ

Фасад модульного здания обогревает и охлаждает помещения с помощью солнечной энергии

Отопление и охлаждение зданий является основным потребителем энергии, особенно старые здания, которые не были построены с учетом современных требований к энергоэффективности. Теперь инженеры Института Фраунгофера разработали модульный фасад, работающий от солнечных батарей, который может обогревать или охлаждать помещения.

Каждая единица модульного фасада имеет ширину 125 см и глубину 30 см (49,2 x 11,8 дюйма) и может обслуживать помещение площадью до 24 м 2 (258 футов 2 ).Он содержит фотогальваническую панель, которая вырабатывает достаточно энергии для работы мини-теплового насоса, производящего от трех до четырех единиц тепла на единицу электроэнергии.

Для обогрева помещения система использует фанкойлы для подачи тепла из наружного воздуха внутрь помещения, а охлаждение достигается за счет отбора тепла из помещения и выдувания его наружу. Децентрализованная система вентиляции регулирует этот воздухообмен и позволяет помещению «дышать». Устройства также могут быть подключены к сети электропитания, когда солнечные батареи недостаточно генерируют энергию.

Этот модульный фасад предназначен для модернизации старых зданий, особенно построенных между 1950-ми и 1970-ми годами. Идея состоит в том, что с их помощью можно привести существующие здания в соответствие с современными стандартами экологичности гораздо быстрее, проще и с меньшими затратами.

Интерьер испытательного помещения для модульной системы фасадного отопления и охлаждения

Fraunhofer

Команда утверждает, что вместо того, чтобы ремонтировать целые здания, оригинальные фасады можно снять и заменить новыми модулями в течение нескольких часов.Людей в соседних комнатах, возможно, даже не нужно будет перемещать во время работ. А позже, по мере развития технологий, модули можно будет легко заменить на более качественные.

Например, по оценкам группы, до 30 процентов офисных зданий, построенных в Германии в период с 1950 по 1990 год, были построены с использованием идеального метода для этих модулей. В общей сложности эти здания потребляют около 3200 ГВт-ч электроэнергии каждый год, но команда говорит, что модульные фасады могут сократить это количество до 600 ГВт-ч.

Предстоит еще некоторая оптимизация, но команда говорит, что вскоре модули можно будет использовать для повышения энергоэффективности как новых, так и старых зданий.

Источник: Институт Фраунгофера

Солнечные тепловые коллекторы, встроенные в фасад здания для обогрева воздуха: эксперименты, моделирование и применение

В этой статье представлены конструкция и исследование энергетических характеристик нового прототипа плоского солнечного теплового воздушного коллектора. Использование экономичных материалов и простые конструктивные решения представляют собой основные новшества предлагаемого устройства по сравнению с существующими коммерческими коллекторами.Кроме того, прототип разработан таким образом, чтобы его можно было интегрировать в оболочку здания (фасад), что является ключевой особенностью для внедрения на рынке интегрированных солнечных тепловых систем. Статья включает описание динамической имитацион- ной модели, разработанной для анализа энергетических и экономических показателей всей системы «здание-прототип». Имитационная модель, реализованная с помощью компьютерного кода, написанного в MatLab, способна прогнозировать как активные (производство горячего воздуха для обогрева помещений здания), так и пассивные (бесплатное отопление зимой и перегрев летом) эффекты за счет интеграции предлагаемого солнечного коллектора в здание.С помощью такого инструмента также можно проводить исследования комфорта в помещении. Динамические имитационные модели как здания, так и прототипа коллектора были успешно проверены.

Чтобы показать особенности разработанного кода моделирования, было проведено соответствующее тематическое исследование. Оно относится к офисному помещению, являющемуся частью высотного многоцелевого здания, смоделированного в трех разных погодных зонах (Фрайбург, Неаполь и Альмерия). Исследуемый солнечный коллектор моделируется как вертикально интегрированный в фасад здания с учетом трех различных ориентаций (восток, юго-восток и юг).Получены интересные результаты с энергетической, экономической и комфортной точек зрения. Принимая во внимание первоначальную стоимость системы около 5 тыс. евро, экономия первичной энергии, достигаемая предлагаемой системой по сравнению с традиционными зданиями, составляет от 1,9 до 8,0 МВтч/год (в зависимости от выбранной погодной зоны и резервной системы). Самая короткая окупаемость для всех исследованных погодных зон получается для Неаполя, которая равна 6,2 года.

Фасад модуля теплового насоса с использованием фотоэлектрических модулей для электроснабжения, отопления, охлаждения и вентиляции – фотожурнал International

Разработанный учеными из Германии фасад модуля должен быть интегрирован с техническим оборудованием здания.Помещения за фасадом могут получать солнечную энергию и одновременно обогреваться, охлаждаться и вентилироваться.

Сандра Энкхардт

Из журнала pv Germany

Исследовательская группа Фраунгоферовского института строительной физики IBP и Фраунгоферовского института экономики энергетики и технологий энергетических систем IEE находится в процессе разработки фасад модуля возобновляемой энергии.

По мнению ученых, модуль должен не только снабжать здание солнечной энергией, но и обогревать, охлаждать и вентилировать его помещения.

Сердцем модуля является фотогальваническая система, которая объединена с тепловым насосом в качестве генератора тепла и холода и децентрализованным вентиляционным устройством с рекуперацией тепла. Все необходимые компоненты для системной технологии размещены в элементе фасада, что предполагает высокую степень предварительной сборки, которая, как утверждается, является минимально инвазивной.

«Мы реконструируем не все здание, а только его фасад», — пояснил Ян Кайер, руководитель проекта и научный сотрудник Fraunhofer IEE.«В будущем старый фасад будет заменен новыми модулями заводского изготовления с интегрированной системной технологией, что сделает его многофункциональным и адаптирует к новым энергетическим стандартам».

Вся система отопления, охлаждения и вентиляции офисных помещений будет интегрирована в фасад. Поскольку технологии отопления и вентиляции уже интегрированы, нет необходимости прокладывать новые трубы внутри здания. Однако фасад должен иметь подключение к электросети, чтобы можно было кондиционировать и проветривать помещения, даже если солнечная энергия не вырабатывается.

Модульный фасад предназначен в первую очередь для офисных и административных зданий, а также школьных зданий, которые были построены с использованием метода каркасного строительства, принятого в Германии в 1950-1970-х годах. Вместо несущих стен плиты перекрытий держали железобетонные опоры. По словам исследователей Fraunhofer, старые элементы фасада будут удалены во время ремонта, а новые модули от пола до потолка будут подвешены перед конструкцией здания.

Единый технический узел модульного фасада 1.25 м в ширину и 30 см в глубину, может обеспечить помещение площадью около 24 м 2 . Встроенные фотогальванические элементы вырабатывают электроэнергию и питают отдельные компоненты системы. В то же время тепловой насос действует как генератор тепла и холода, который также отвечает за интеллектуальное управление потоками энергии. Он извлекает тепло из наружного воздуха через фанкойл, установленный в воздушном зазоре за элементом модуля, и передает его в помещение за ним в виде тепла через фанкойл. Если его необходимо использовать для охлаждения, цикл меняется на противоположный, отбирая тепло из воздуха в помещении и отдавая его наружному воздуху.

Встроенная децентрализованная вентиляционная установка регулирует воздухообмен и рекуперацию тепла. Благодаря целенаправленному взаимодействию воздушных заслонок требуется только один вентилятор, что сводит к минимуму энергопотребление. Вентиляционное устройство циклически переключается между режимами подачи и вытяжки воздуха. Элементы вакуумной изоляции также обеспечивают тепловую защиту.

Совместный исследовательский проект финансируется Федеральным министерством экономики Германии. Партнерами проекта являются Implenia Fassadentechnik GmbH, как проектировщик модульного фасада.Lare GmbH Luft- und Kältetechnik разрабатывает тепловой насос, а LTG AG обеспечивает децентрализованную вентиляцию. Демонстрационный образец фасада модуля возобновляемой энергии в настоящее время проходит испытания на южном фасаде испытательного центра для исследований энергии и климата в помещении (VERU), включая испытательную комнату за ним в Хольцкирхене. Первые результаты показали, что взаимодействие работает хорошо. Исследователи Фраунгофера в настоящее время занимаются дальнейшей оптимизацией отдельных компонентов. В испытаниях используется обширная измерительная техника.Среди прочего определяются такие параметры, как температура воздуха, влажность воздуха и скорость движения воздуха на разных высотах, а также освещенность, которые имеют значение как параметры комфортности в помещениях. Регистрируется потребление электроэнергии отдельными компонентами технического блока фасада модуля, а также выходы фотогальванического элемента для расчета энергетического баланса.

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать некоторые из наших материалов, обращайтесь по адресу: [email protected]ком.

Сборный фасад со встроенным тепловым насосом и фотоэлектрическими панелями

Единый центр обслуживания, предоставляемый многопрофильной командой

В этой модели проект выполняется многопрофильной командой в духе сотрудничества , состоящей из партнеров с взаимодополняющими компетенциями, таких как архитекторы и проектировщики, конструкторы, эксперты по энергоэффективности, эксперты по рынку и финансам, поставщики технологий, планировщики стратегии и операций.Начиная с начального этапа проектирования, команда работает вместе, в тесном сотрудничестве с владельцем здания, чтобы выбрать оптимальные меры по реконструкции, которые необходимо принять, планируя весь проект реконструкции в соответствии с потребностями клиентов.

Взаимное оплодотворение путем объединения различных участников на ранней стадии проекта реконструкции позволяет определить целостный подход к ремонтным работам. Таким образом, можно внедрить устойчивые и энергоэффективные решения по модернизации с оптимальным контролем общих затрат на проект реконструкции и гарантированными показателями эффективности.

Успешным примером этой бизнес-модели является Energiesprong . Energiesprong – это ремонт всего дома и новый стандарт и подход к финансированию. Она возникла в Нидерландах как инновационная программа, финансируемая государством, и установила новый стандарт на этом рынке. В настоящее время его тиражируют в Великобритании, Франции, Германии и Италии.

 

Рекомендации по тиражированию

Ключом к успеху воспроизводимости этой бизнес-модели является определение сегмента рынка, на котором следует сосредоточиться .
Основываясь на уроках, извлеченных из тематических исследований Hem and Nottingham, важными элементами для обеспечения успеха этой бизнес-модели в жилищном секторе являются:

  • A широкая доступность аналогичных одно- или многоквартирных домов , отличающихся не слишком сложной геометрией, которые нуждаются в реконструкции.
  • Ограниченная сегментация строительного фонда для предоставления стандартизированных решений
  • Устойчивая тенденция роста цен на рынке недвижимости , которая может стимулировать этот вид инвестиций.
  • Высокий ВВП на душу населения и низкий уровень частного долга , обеспечивающие наличие сегмента спроса, способного справиться с крупными инвестициями и/или высоким располагаемым доходом домохозяйств, или обеспечить финансовую устойчивость частных лиц при покупке отремонтированных квартир.
  • Гранты и налоговые льготы , которые могут поддержать этот подход в районах с более низкими доходами.

границ | Экспериментальное исследование условий эксплуатации и интеграции термоэлектрических материалов в фасадные системы

Введение

Здания потребляют 40% энергии в США и влияют на выбросы парниковых газов.Высокий спрос на энергию, используемую для освещения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, приводит к значительному количеству выбросов углекислого газа. По данным Министерства энергетики США, 15 % мировой электроэнергии потребляется различными процессами охлаждения и кондиционирования воздуха, а 46 % энергии, используемой в жилых и коммерческих зданиях, приходится на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). (Министерство энергетики, 2011 г.). Учитывая высокое энергопотребление и неэффективность традиционных систем ОВКВ, необходимы новые источники тепла и охлаждения, чтобы уменьшить углеродный след зданий.Более того, интеграция различных строительных систем, особенно ограждающих конструкций и ОВКВ, необходима для высокоэффективных зданий. Оболочка здания влияет более чем на половину типичного энергопотребления в зданиях, поскольку влияет на тепловые характеристики, отопление, охлаждение, вентиляцию и освещение (Aksamija, 2013). В настоящее время большой интерес вызывают новые пассивные и активные технологии, позволяющие повысить эффективность фасадных систем.

Термоэлектричество является одним из примеров многообещающей технологии с потенциальными архитектурными приложениями.Исследования и разработки в основном сосредоточены на термоэлектрических модулях (ТЭМ), которые преобразуют тепловую энергию в электрическую (Montecucco et al., 2012; Yilmazoglu, 2016). Режимы нагрева и охлаждения можно переключать путем изменения направления тока (рис. 1), а модуль питания «Power Input» может управляться микропроцессором, чтобы ТЕМ реагировал на окружающую среду с помощью комбинации датчиков и цифрового управления с обратной связью. ТЭМ могут предложить мелкомасштабное и относительно недорогое производство электроэнергии без использования механических частей или производства токсичных отходов (Ситаван и др., 2014). Оптимальная производительность ТЭМ зависит от многих факторов, от выбора материала до стратегии эксплуатации (Twaha et al., 2016).

Рисунок 1 . Термоэлектрические материалы производят электричество при воздействии температурного градиента и охлаждают/нагревают при приложении напряжения.

ТЕМ

можно использовать для нагрева, охлаждения или выработки электроэнергии, как показано на рис. 2. ТЕМ состоят из массивов полупроводников N- и P-типа. Когда источник тепла применяется к одной стороне полупроводника, а другая сторона подвергается воздействию более низкой температуры, вырабатывается электричество.Электроснабжение может активно обеспечивать охлаждение или обогрев, меняя направление тока (Zheng et al., 2014). В этом исследовании изучались возможности применения ТЭМ в фасадных системах, а также возможности охлаждения и обогрева. Вопросы исследования, которые были рассмотрены, включают:

• Как можно интегрировать ТЭ-материалы в архитектурные фасадные конструкции для обеспечения локального обогрева и охлаждения?

• Как ТЭ материалы ведут себя в типичных климатических тепловых условиях?

• Как различные напряжения, климатические условия и конструкция сборки влияют на тепловые характеристики ТЭ материалов?

• Как на характеристики термоэлектрических материалов влияет различная конфигурация радиаторов?

Рисунок 2 .Потенциальное использование ТЭ материалов в наружных стенах для выработки энергии, отопления и охлаждения.

Обзор литературы

Большинство исследований ТЭ материалов, проведенных до 2005 г., были сосредоточены на повышении добротности ТЭ ZT, безразмерной меры эффективности преобразования, за счет выбора материалов. Исследования были сосредоточены на вариациях геометрических характеристик, таких как форма, размер и ориентация потока в системах теплопередачи. В последнее время исследования приложений ТЭ набирают обороты (Zhao and Tan, 2014; Twaha et al., 2016). Перспективная, но малоизученная область включает использование ТЭ для целенаправленного, локализованного отопления и охлаждения в зданиях.

За последние 15 лет значительный рост исследований в области термоэлектрического преобразования энергии находит свое отражение в увеличении соответствующих ежегодных публикаций (Bell, 2008). TEM использовались для охлаждения и обогрева в военной и аэрокосмической областях, а также для электронных приборов (Kraemer et al., 2011). Поскольку ТЭМ не содержат движущихся частей, они очень компактны по размерам, при этом их работа достаточно надежна и стабильна.Это значительно снижает затраты на техническое обслуживание по сравнению с другими типами систем кондиционирования воздуха (Shen et al., 2013). Можно использовать TEM в качестве альтернативы системам HVAC с правильно спроектированными теплообменниками (Yilmazoglu, 2016).

Термоэлектрический нагрев и охлаждение имеет ряд преимуществ перед обычными аналогами. Компактный размер, малый вес, надежность, отсутствие механических частей и отсутствие необходимости в хлорфторуглеродах делают их экологически безопасными и привлекательными.Но применение термоэлектрических систем для обогрева и охлаждения помещений остается гораздо более сложной задачей и не исследовалось за пределами небольших приложений и теоретических предложений (Zhao and Tan, 2014; Zuaazua-Ros et al., 2018). Двумя возможными причинами могут быть относительно низкая эффективность ТЭМ по сравнению с высокоэффективными системами HVAC и относительно высокая стоимость. Однако недавние разработки показывают многообещающие новые классы ТЭ, которые улучшают выход энергии и снижают производственные затраты (Schonecker et al., 2015). Эффективность преобразования ТЭ также неуклонно растет из-за интенсивных исследований распространенных, встречающихся в природе и эффективных материалов ТЭ. Кроме того, эффект масштаба неуклонно оказывает понижательное давление на цены ТЕА по мере их проникновения на рынок; в настоящее время TEM коммерчески доступны по цене ниже отметки 1 доллар за Вт. Основным фактором стоимости остается общая сборка и установка, включая теплообменники, источники питания и системы управления.

Было исследовано, предложено или построено несколько вариантов применения ТЭМ в сборках фасадов. Это создало значительный пробел в знаниях о потенциальных архитектурных приложениях ТЕМ. Однако некоторые исследователи предложили архитектурные приложения с многообещающими предварительными результатами. Лю и др. предложил сборку фасада, которая объединяет TEM с радиатором для обогрева и охлаждения (Liu et al., 2015). Результаты показывают, что общая входная мощность, необходимая для работы TEM, уменьшается по мере увеличения плотности распределения TEM.Термическое сопротивление радиатора играет важную роль в определении количества охладителей TE, оптимизирующих все возможные конфигурации конструкции (Liu et al., 2015). В этом исследовании было предложено окно, состоящее из четырех частей: пассивного окна, фотоэлектрического модуля, термоэлектрических охлаждающих устройств и радиаторов. Полупрозрачный фотоэлектрический модуль встроен в переднюю часть пассивного двухкамерного окна и используется для питания ТЭМ, встроенных в оконную раму. Ребристые радиаторы находятся в контакте с ТЭ блоками, чтобы контролировать теплообмен между ТЭМ и окружающей средой.Фотоэлектрическая установка преобразует солнечное излучение в электрическую энергию, а ТЭМ преобразует эту электрическую энергию в тепловую. ТЭМ могут нагреваться или охлаждаться в зависимости от направления тока, подаваемого фотоэлектрической установкой. Это позволит использовать ограждающие конструкции здания как для отопления, так и для охлаждения (Liu et al., 2015).

Ибанез-Пюи и др. исследовал прототип модульного активного вентилируемого фасада, который включает ТЭ-модули внутри воздушной полости (Ibanez-Puy et al., 2015).В этом исследовании сообщается о процессе проектирования прототипа, материалах и сборке, а также обсуждается экспериментальная установка, но результаты экспериментального исследования не сообщаются.

Поскольку интеграция термоэлектрических материалов в фасадные системы дает многообещающую возможность для создания активных, интеллектуальных корпусов, которые обеспечивают локальный нагрев и охлаждение, а также выработку энергии, это исследование было сосредоточено на проектировании, разработке и экспериментальных исследованиях прототипов.

Методы исследования

Разработка прототипа

Для целей данного исследования были собраны два прототипа фасада с интегрированными термоэлектрическими материалами.Эти прототипы были спроектированы и изготовлены для представления внутренних тепловых компонентов типичных фасадных систем (например, изоляционного слоя) с интегрированными ТЭ-материалами, но материал облицовки и структурные компоненты не были включены. Прототипы были испытаны в условиях окружающей среды и температурного контроля для измерения температурных градиентов, потенциала нагрева и охлаждения. Материалы для этих узлов были выбраны из-за их коммерческой доступности, низкой стоимости, а также технических характеристик. Два типа радиаторов были выбраны для сравнения показателей теплопередачи.

Габариты используемых ТЭМ 40 × 40 мм (1,6 × 1,6 дюйма), напряжение до 12 В, условия эксплуатации от −30°C (−22°F) до 83°C (181,4°F). Небольшие радиаторы 40 × 40 × 11 мм (1,6 × 1,6 × 0,4 дюйма), состоящие из алюминиевых ребер охлаждения, использовались для обеспечения прямых радиаторов для плоского узла радиатора. Они были прикреплены к ПЭМ с помощью термопрокладок на силиконовой основе толщиной 0,5 мм (0,02 дюйма). Второй прототип включал более крупные радиаторы. Были использованы два 120-мм (4,7 дюйма) радиатора с четырьмя медными трубками прямого нагрева для отвода тепла к массиву ребер.Термопаста обеспечивала тепловое соединение с ТЭМ.

При создании прототипов для испытаний рассматривались пять конфигураций, как показано на рис. 3. Фасадный модуль ТЭ с прямым контактом обеспечивает самую простую сборку, применяя теплоотводы непосредственно к ТЭМ. Эта сборка, однако, создает наибольший потенциал для тепловых мостов и зазоров в сборке фасада. Узел передачи стока расширяется по сравнению с узлом прямого контакта, но использует проводники для передачи тепла от ТЕМ к радиаторам.Узлы смещения местоположения аналогичны узлам переноса поглотителя, но допускают гибкость расположения радиатора по отношению к TEM. Многослойные TEM дают возможность увеличить разницу температур между горячей и холодной сторонами по сравнению с тем, что возможно при использовании одного TEM в нескольких модулях. Напольные сборки предполагают интеграцию TEM, проводников и радиаторов в плиту пола и фасад. Эта сборка является наиболее сложной областью применения, но она обеспечивает такие преимущества, как естественная конвекция и скрытие радиатора.

Рисунок 3 . Схематическое изображение возможной конфигурации и размещения ТЭМ в фасадах.

Для целей данного исследования были выбраны фасадные сборки с прямым контактом (рис. 4) и TEM с переносом в раковину (рис. 5) из-за их простоты и широкой применимости. Каждая сборка была сконструирована с использованием двух изоляционных панелей из пеноматериала толщиной 2,54 см (1 дюйм) с коэффициентом теплопроводности 0,88 м 2 ·°C/Вт (5 футов 2 ·°F·ч/БТЕ), обеспечивая каждую сборку с R-значением 1.76 м 2 ·°C/Вт (10 футов 2 ·°F·ч/БТЕ), показано на рис. 6. Тонкая плита (3,175 мм или 1/8 дюйма) была приклеена к лицевой стороне пенопластовой изоляции и предоставил корпус в сборе для ТЕМ и радиаторов. В сборку вставлялись радиаторы, которые соединялись с ТЭМ с помощью термопасты или термопрокладок. Плоская сборка не полагалась на какие-либо крепежные детали для соединения ТЭМ с радиаторами, вместо этого сцепление обеспечивали термопрокладки. Для сборки большого радиатора требовался узел, состоящий из гаек, болтов и шайб, чтобы сжать вместе ТЭМ, пенопласт и плату.Изоляция из распыляемой пены была применена к большему узлу радиатора, чтобы предотвратить любые тепловые разрывы, которые могли возникнуть из-за использования металлической фурнитуры и крепежных деталей.

Рисунок 4 . Архитектурное доказательство концептуальной модели секции термоэлектрического фасада (сборка с прямым контактом).

Рисунок 5 . Архитектурное доказательство концепции модельной секции для термоэлектрического фасада (сборка переноса раковины).

Рисунок 6 .Мокапы термоэлектрического фасада для подтверждения концепции.

Тестирование прототипа

Чтобы понять, как ведут себя теплоизоляционные материалы, встроенные в фасад, эти прототипы сначала были протестированы в комнатных условиях при температуре 22,2°C (72°F). Самостоятельный модуль без радиатора, модуль с плоским радиатором, а также макеты сборок испытывали приложенным напряжением с шагом 1 В. Эти тесты были проведены, чтобы понять, как будут вести себя ТЕМ, интегрированные в фасад, до проведения испытаний в термокамере.Результаты измерялись с помощью тепловизионной камеры и источника питания. Тепловые изображения снимались с шагом в один вольт до 8 В, а температуры регистрировались с помощью тепловизионной камеры с цифровым считыванием температуры с разрешением 0,1°.

Дальнейшие испытания включали использование термокамеры с регулируемой температурой, модель Tenney Jr. Отверстие термокамеры размером 42 × 42 см (16,5 × 16,5 дюйма) было закрыто с помощью изоляционной пены толщиной 2,54 см (1 дюйм) с наклеенной лентой для обеспечения относительно герметичное уплотнение для тестирования.Сборки были вставлены в полость размером 25 × 25 см (10 × 10 дюймов) и снова заклеены лентой (рис. 6). Это позволило легко вставлять и удалять прототипы. Камера была настроена на -18°, -1°, 16° и 32°C (0°, 30°, 60° и 90°F соответственно) для представления различных наружных температур (зима, лето и промежуточные сезоны). Этот метод тестирования моделировал типичные внешние температуры, характерные для большинства климатических условий, и позволял собирать данные о температуре в контролируемых условиях. Для режима обогрева применялись внешние температуры -8 °, -1 ° и 16 ° C (0 °, 30 ° и 60 ° F).Для режима охлаждения использовались внешние температуры 16° и 32°C (60° и 90°F).

Термокамере давали время для стабилизации (60 минут перед каждым сеансом тестирования и 20-минутные перерывы между каждым измерением. Температура окружающей среды в помещении поддерживалась относительно стабильной на уровне 23°C (73°F). Напряжение было как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения с шагом 1 В. Измерения температуры на внешней поверхности прототипов регистрировались с помощью тепловизионной камеры, показанной на рисунке 7.Параметр коэффициента излучения в тепловизионной камере был установлен на 0,1, чтобы соответствовать алюминиевой поверхности радиатора, и это использовалось для всех измерений. Температура определялась по значениям в центре изображения, при этом камера была направлена ​​на алюминиевый радиатор. Сначала измеряли температуру без работающих ТЕМ для установления базовой линии, а затем после стабилизации системы проводили второе измерение для определения ΔT. Эти значения были записаны и представлены в следующем разделе.

Рисунок 7 . Проверка сборки в термокамере с тепловизором.

Результаты

Результаты испытаний окружающей среды: нагрев и охлаждение

Результаты были собраны, сведены в таблицы и представлены в виде графиков для анализа. Температуры, наблюдаемые при тестировании окружающей среды, варьировались от 9,3°C (48,8°F) до 125,7°C (258,3°F) как в режиме охлаждения, так и в режиме нагрева. Максимальная наблюдаемая температура приходилась на горячую сторону плоского радиатора при напряжении 8 В. Независимая ТЭМ приближалась к этому значению, достигая 114.6°C (238,2°F) при 6 В до отказа модуля. Максимальные значения на стороне нагрева превышали 93,3°C (200,0°F) во всех испытаниях сборки с окружающей средой, за исключением большого радиатора, поскольку измеренная температура для этой сборки составила 36,3°C (98,3°F) при 8 В. Все температуры стороны нагрева показывают положительные тренды температуры, как показано на рис. 8.

Рис. 8. (A) Разница температур и (B) средняя температура в условиях окружающей среды.

Температуры охлаждения отображают противоречивые данные.Температура колебалась от 9,3°C (48,8°F) до 82,8°C (181,1°F). Температура на холодной стороне независимого ТЕМ, плоского радиатора и узла плоского радиатора значительно выше 4 В. Температура холодной стороны этих тестовых модулей превышает 37,8 °C (100,0 °F) при напряжении 4 В или около того. Большой радиатор показывает температуру в диапазоне от 15,3°C (59,5°F) до 9,3°C (48,8°F). Разность температур и средние значения температуры были самыми низкими для этой сборки.

Модули без радиаторов подвергались воздействию высоких температурных перепадов, часто превышающих рекомендуемые производителем значения.Средние температуры показывают аналогичные напряжения и могут достигать или превышать 93,3 ° C (200,0 ° F). Отказы ТЭМ происходили несколько раз, особенно когда ТЭМ не были сопряжены с радиаторами или если напряжения превышали 8 В. Это вызвано плохой тепловой связью с окружающей средой: когда отвод тепла от ТЭМ в окружающую среду неэффективен, ТЭМ перегревается и выходит из строя. Только большой радиатор поддерживал стабильную среднюю температуру, что подчеркивает важность включения радиатора надлежащего размера с минимальным тепловым сопротивлением для правильного функционирования и надежности встроенных в фасад ТЭМ.

Результаты испытаний термокамеры: нагрев

Результаты испытаний в термокамере показывают, что значения температуры увеличиваются при приложении более высоких напряжений, независимо от типа сборки или тестируемой температуры (Рисунок 9). Результаты для прототипа с большим радиатором показывают, что температура колеблется от 13,6°C (56,4°F) до 36,2°C (97,1°F) при подаче с шагом 1 В. Значения всегда оставались выше температуры -17,8°C (0°F). Данные о температуре окружающей среды −1,1 °C (30,0 °F) показывают значения, возрастающие с 13.от 6°C (56,4°F) до 27,6°C (81,6°F) от 1 до 5 В соответственно. При 6 В наблюдалось снижение температуры до 24,3°С (75,8°F). При температуре окружающей среды 15,6 °C (60,0 °F) значения теплоотвода варьировались от 23,2 °C (73,8 °F) до 36,2 °C (97,1 °F). Температуры повышались относительно постоянно при этой испытанной температуре.

Рисунок 9 . Нагрев сборки при −17,8°, −1,1° и 15,6°C (0°, 30° и 60°F) при подаче 3 В.

Характеристики нагрева узла с плоским радиатором показывают температуры в диапазоне от −1.от 8°C (28,8°F) до 80,6°C (177,0°F). Результаты нагрева для этой сборки всегда имеют положительную динамику с ростом напряжения. При температуре -17,8 ° C (0 ° F) температура нагрева колеблется от -1,8 ° C (28,8 ° F) до 27,0 ° C (80,6 ° F). Наблюдаемые значения без приложенного напряжения начинаются при −3,0 °C (26,6 °F). При температуре -1,1 ° C (30,0 ° F) результаты показывают рост значений с 9,8 ° C (49,6 ° F) до 71,0 ° C (159,8 ° F) от 1 до 6 В соответственно. При температуре 15,6°C (60,0°F) значения варьировались от 21,4°C (70,5°F) до 80,6°C (177,0°F).0°F). Температура радиатора при этой температуре превышала 37,8 ° C (100,0 ° F) при подаче 3 В.

Данные о разнице температур в режиме нагрева показывают, что характеристики нагрева стабильны, несмотря на температуру в термокамере, как показано на рис. 10. Подробные данные приведены в таблице 1. Чем выше температура в термокамере, тем выше разница температур при увеличении подаваемой мощности. Это наблюдалось в обеих сборках; тем не менее, плоский радиатор показал положительную динамику, в то время как большой радиатор показал относительно постоянную разницу температур при увеличении мощности.Разность температур, наблюдаемая в плоском радиаторе, значительно превышала заявленный производителем максимум 18,3°C (65,0°F), что приводило к выходу из строя при 7 Вт. Большой блок радиатора демонстрировал относительно постоянную разницу в 18,3–21,1°C (65,0°F). –70,0°F), даже при увеличении потребляемой мощности.

Рис. 10. (A) ΔT в зависимости от ватт и (B) средняя температура в зависимости от ватт в режиме обогрева.

Таблица 1 . Результаты тепловых испытаний (режим нагрева).

Результаты испытаний термокамеры: Охлаждение

Результаты показывают, что мощность охлаждения зависит от сборки TEM. Данные для сборки с большим радиатором показали, что при температуре окружающей среды 15,6°C (60,0°F) температура охлаждения составляет от 22,0°C (71,6°F) до 7,8°C (46,1°F) при подаче напряжения в с шагом 1 В. Однако охлаждение происходит нелинейно. Минимальная температура наблюдалась при подаче на большой радиатор 4 В, тогда как значения 5 и 6 В были немного выше, при 12.1°C (53,7°F) и 9,7°C (49,5°F) соответственно. Охлаждение было более эффективным при 15,6°C (60,0°F). Температуры, наблюдаемые при 1–3 В, были выше температуры 15,6 ° C (60,0 ° F) (из-за комнатной температуры тестирования), но значительно снижались при приложении более высоких напряжений. При температуре 32,2 ° C (90,0 ° F) характеристики ТЭМ относительно однородны. Измеренные температуры варьировались от 14,0°C (57,2°F) до 19,3°C (66,8°F).

Плоский радиатор в сборе показал результаты в диапазоне от 6,3°C (43,3°F) до 34.4°С (93,9°F). Наблюдаемые температуры были ниже при работе при 15,6°C (60,0°F) и оставались ниже температуры окружающей среды до 4 В. Температуры, наблюдаемые при 32,2°C (90,0°F), варьировались от 22,7°C (72,8°F) до 34,4 В. ° С (93,9 ° F). Температуры оставались ниже температуры окружающей среды до 5 В, но наблюдаемые температуры не обеспечивали достаточного охлаждения для обеспечения теплового комфорта пассажиров.

Результаты для режима охлаждения показывают, что более высокая разница температур возникает по мере увеличения потребляемой мощности внутри сборок, как показано на рис. 11.Это наблюдалось в обеих сборках; тем не менее, плоский радиатор показал положительную тенденцию, в то время как большой радиатор показал слегка отрицательную тенденцию или тенденцию постоянной разницы температур. В таблице 2 показаны подробные результаты.

Рисунок 11 . ΔT в зависимости от мощности в режиме охлаждения.

Таблица 2 . Результаты тепловых испытаний (режим охлаждения).

Производительность

Общая эффективность исследованных сборок измерялась коэффициентом полезного действия (КПД) как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения.COP представляет собой отношение теплового потока, вызванного ТЕМ (Q), к подводимой электрической мощности (P). Следовательно, COP представляет собой выход (тепло) и вход (электроэнергия). Потребляемая мощность представляет собой произведение напряжения и тока, зарегистрированных от источника питания, а тепловой поток Q рассчитывался как разница между температурой радиатора и окружающей среды, деленная на тепловое сопротивление R радиатора. Расчетное значение R составило 0,22°C/Вт (0,396°F/Вт) на основе площади, толщины и общего количества охлаждающих ребер на радиаторе.Таким образом, полная формула КС:

COP=QP=(Раковина-Troom)/RI*V. (1)

Значения COP были рассчитаны при условии, что T помещение = 22,2°C (72,0°F). Результаты показаны на рисунке 12. Значения COP могут быть отрицательными, когда ΔT велико. Это связано с тем, что тепло естественным образом диффундирует от горячего к холодному, что иногда называют «пассивным» потоком, в то время как ТЕМ пытается направить тепловой поток в противоположном направлении, от холодного к горячему, что называется «активным» потоком. Тепловой поток, создаваемый ТЭМ, пропорционален подводимой мощности, а встречная естественная диффузия пропорциональна ΔT.Когда входная мощность мала, а ΔT велико, активный поток меньше, чем пассивный компонент, и сумма в числителе формулы COP отрицательна. По мере увеличения входной мощности активный поток догоняет пассивный, и наблюдается чистый COP в диапазоне от 1 до 3, что означает, что TEM выдает 1–3 Вт тепла на каждый входной ватт. При меньших значениях ΔT КПД может превышать 5; однако для практических применений требуется как можно больший тепловой поток, и при самых больших испытанных входных мощностях (8–10 Вт) КПД лишь немного выше, достигая значений 5–6.Эти КПД достаточно высоки и сопоставимы с меньшими традиционными системами HVAC, но здесь у нас есть дополнительное преимущество в виде размера, шума и надежности. Кроме того, несмотря на то, что ТЭМ имеет относительно низкий КПД в режиме выработки электроэнергии (при отборе электроэнергии от перепада температур) порядка 5–10 %, КПД в режимах нагрева и охлаждения может легко превысить 1,

.

Рисунок 12 . Коэффициент производительности.

Заключение

В этой статье обсуждается применение ТЭ материалов в наружных ограждениях зданий для создания активных фасадных систем, генерирующих энергию.Эти новые фасадные системы могут использоваться для локального отопления и охлаждения. В этом исследовании мы спроектировали и разработали два прототипа, которые были испытаны в условиях окружающей среды и температуры. Мы оценили режимы нагрева и охлаждения для различных условий окружающей среды (температурных диапазонов). Тепловизионное изображение использовалось для измерения выходной температуры ТЭ материалов, встроенных в фасад.

Результаты показывают, что термоэлектрические материалы работают при эффективных температурах нагрева и охлаждения, даже при воздействии переменных внешних температур, представленных тепловой камерой.Они наиболее эффективны в сочетании с большим радиатором, особенно для охлаждения. Результаты также показывают, что ТЭМ при интеграции в прототипы фасадов эффективно работают в режимах обогрева и охлаждения.

Интегрированные в фасад ТЭ материалы, работающие без теплоотвода или с небольшим теплоотводом, малоэффективны или малоэффективны. Без средств для транспортировки и рассеивания тепла ТЭМ перегреваются из-за переноса тепла на молекулярном уровне. Тепловые мосты также могут способствовать повышению температуры холодной стороны.

Результаты этого исследования показывают многообещающие возможности для интеграции ТЭ материалов в фасадные системы. Есть много потенциальных преимуществ, связанных с этими новыми фасадными системами, которые касаются использования энергии, комфорта жильцов и эксплуатации зданий. Локальный лучистый обогрев и охлаждение, которыми могут управлять жильцы, могут обеспечить улучшенные условия теплового комфорта. Механическое оборудование, необходимое для HVAC, может быть уменьшено, что приведет к снижению требований к техническому обслуживанию и сокращению эксплуатационных расходов.Материалы TE могут быть интегрированы и сочетаться с излучающими панелями, чтобы вызывать меньшее нарушение внутреннего пространства, чем традиционное оборудование HVAC.

Следующие шаги этого исследования будут включать исследование переноса тепла в нескольких различных типах наружных стен (расчетные и экспериментальные), используемых в коммерческих и жилых помещениях.

Вклад авторов

AA: основной автор представленной рукописи, со-руководитель исследовательского проекта; ZA: Второстепенный автор представленной рукописи, со-PI в исследовательском проекте; CC: Сбор данных и диаграммы, научный сотрудник; БД: Сбор данных, постановка эксперимента, разработка моделей для прототипов; М.У.: Обзор литературы по материалам ТЭ.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Каталожные номера

Аксамия, А. (2013). Устойчивые фасады: методы проектирования высокоэффективных ограждающих конструкций . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.

Академия Google

Ибанез-Пюи, М., Сакристан Фернандес, Дж., Мартин-Гомез, К., и Видаурре-Арбису, М. (2015). Разработка и строительство термоэлектрического активного фасадного модуля. Дж. Дизайн фасадов, инженер. 3, 15–25. DOI: 10.3233/FDE-150025

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Kraemer, D., Poudel, B., Feng, H., Caylor, J., Yu, B., Yan, X., et al. (2011). Высокопроизводительные плоскопанельные солнечные термоэлектрические генераторы с высокой концентрацией тепла. Нац. Матер. 10, 532–538. doi: 10.1038/nmat3013t

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лю, З.Б., Чжан Л., Гонг Г. и Луо Ю. (2015). Оценка прототипа активной солнечной термоэлектрической излучающей стены в зимних условиях. Заяв. Терм. англ. 89, 36–43. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2015.05.076

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Монтекукко, А., Бакл, Дж. Р., и Нокс, А. Р. (2012). Решение одномерного нестационарного уравнения теплопроводности с внутренним джоулевым тепловыделением для термоэлектрических устройств. Заяв. Терм. англ. 35, 177–184.doi: 10.1016/j.applthermaleng.2011.10.026

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Schonecker, A., Kraaijvelda, B., van Til, A., Bottgerb, A., Brinks, P., Huijben, M., et al. (2015). Экономичное производство силицидных термоэлектрических материалов и модулей по технологии РГО. Матер. Сегодня 2, 538–547. doi: 10.1016/j.matpr.2015.05.074

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ситаван, Т., Сингсуг, К., и Сричай, К. (2014). «Термоэлектрическое преобразование энергии модуля p-Ca3Co4O9/n-CaMnO3», в материалах Proceedings of the 6th International Conference on Applied Energy (Тайбэй), 2–5.

Академия Google

Шен Л., Сяо Ф., Чен Х. и Ван С. (2013). Исследование новой термоэлектрической системы кондиционирования воздуха. Энергетическая сборка. 59, 123–132. doi: 10.1016/j.enbuild.2012.12.041

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тваха С., Чжу Дж., Ян Ю. и Ли Б. (2016). Всесторонний обзор термоэлектрических технологий: материалы, приложения, моделирование и улучшение характеристик. Продлить. Суст. Энерг.Ред. 65, 698–726. doi: 10.1016/j.rser.2016.07.034

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Йылмазоглу, М. (2016). Экспериментальное и численное исследование прототипа термоэлектрической установки нагрева и охлаждения. Энергетическая сборка. 113, 51–60. doi: 10.1016/j.enbuild.2015.12.046

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжао Д. и Тан Г. (2014). Обзор термоэлектрического охлаждения: материалы, моделирование и приложения. Заяв.Терм. англ. 66, 15–24. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2014.01.074

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zheng, X.F., Liu, C.X., Yan, Y.Y., and Wang, Q. (2014). Обзор исследований в области термоэлектричества – последние разработки и возможности для устойчивых и возобновляемых источников энергии. Продлить. Суст. Энергия 32, 486–503. doi: 10.1016/j.rser.2013.12.053

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Зуазуа-Рос, А., Мартин-Гомез, К., Ибаньес-Пюи, Э., Видаурре-Арбису, М., и Ибаньес-Пюи, М. (2018). Проектирование, монтаж и энергетические характеристики вентилируемого модуля активной термоэлектрической оболочки для обогрева. Энергетическая сборка. 176, 371–379. doi: 10.1016/j.enbuild.2018.07.062

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Термоэлектрические фасады | Институт тектоники фасадов

Аксамия А., Аксамия З., Кунихан С., Браун Д. и Упадхьяя М. «Экспериментальное исследование условий эксплуатации и интеграция термоэлектрических материалов в фасадные системы.«Границы исследований в области энергетики», специальный выпуск о новых материалах и конструкции ограждающих конструкций 7 (2019 г.), статья 6, DOI: 10.3389/fenrg.2019.00006.

Аксамия А., Аксамия З., Кунихан С., Браун Д. и Упадхьяя М. «Термоэлектрические материалы для наружных стен: экспериментальное исследование по использованию интеллектуальных фасадов для отопления и охлаждения в высокоэффективных зданиях. ” Материалы Всемирного конгресса фасадов (2018 г.): 171-180.

Белл, Л. Э. «Охлаждение, обогрев, выработка электроэнергии и рекуперация отработанного тепла с помощью термоэлектрических систем.Наука 321 (2008): 1457-1461.

Министерство энергетики. «Справочник по энергетике зданий 2011 г.». https://openei.org/doe-opendat… (по состоянию на 30 апреля 2019 г.).

Лю, З. Б., Чжан, Л., Гонг, Г., и Луо, Ю. «Оценка прототипа активной солнечной термоэлектрической излучающей стены в зимних условиях». Прикладная теплотехника 89 (2015): 36-43.

Монтекукко, А., Бакл, Дж. Р., и Нокс, А. Р. «Решение одномерного нестационарного уравнения теплопроводности с внутренним джоулевым выделением тепла для термоэлектрических устройств.Прикладная теплотехника 35 (2012): 177–184.

Ситаван Т., Сингсуг К. и Сричай К. «Термоэлектрическое преобразование энергии модуля p-Ca3Co4O9/n-CaMnO3». Материалы 6-й Международной конференции по прикладной энергетике (2014 г.): 2–5.

Снайдер Г. и Тоберер Э. «Сложные термоэлектрические материалы». Материалы природы 7 (2008): 105-114.

Тваха С., Чжу Дж., Ян Ю. и Ли Б. «Всеобъемлющий обзор термоэлектрической технологии: материалы, приложения, моделирование и повышение производительности.Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии 65 (2016): 698-726.

Йилмазоглу, М. «Экспериментальное и численное исследование прототипа термоэлектрического нагревательно-охлаждающего устройства». Энергия и здания 113 (2016): 51-60.

Чжао Д. и Тан Г. «Обзор термоэлектрического охлаждения: материалы, моделирование и приложения». Прикладная теплотехника 66 (2014): 15-24.

Zheng, X.F., Liu, C.X., Yan, Y.Y., и Wang, Q. «Обзор исследований в области термоэлектричества – последние разработки и возможности для устойчивых и возобновляемых источников энергии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.