CC BY
2УДК 699.865
Трескова М.А.
студент
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (г. Санкт-Петербург, Россия)
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ
КОНСТРУКЦИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ БЫСТРОВОЗВОДИМЫХ ЗДАНИЙ ИЗ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ
Аннотация: статья посвящена выбору ограждающих конструкций для вновь проектируемых и строящихся объектов в регионах Крайнего Севера. Данные территории характеризуются крайне суровыми климатическими условиями. Для ускорения строительства преимущество отдается быстровозводимым зданиям из металлоконструкций, которые позволяют осуществлять сборку зданий из заводских изделий на месте строительства. Панели заводской готовности должны обладать свойствами теплоизоляции для снижения тепловых потерь. В статье представлено описание применяемых ограждающих конструкций, способных повысить энергоэффективность новых объектов в условиях Крайнего Севера.
Ключевые слова: многолетняя мерзлота, энергоэффективность, энергосбережение, ограждающие конструкции, быстровозводимые здания, греющие окна.
Энергоэффективных технологии направлены на минимизацию расхода энергии при сохранении того же уровня энергообеспечения. Целью энергоэффективных технологий является рациональное сохранение и использование энергетических ресурсов.
В регионах Крайнего Севера вопрос энергоэффективности особенно важен, так как данные районы отдалены от искусственных источников энергии. Для данных районов источниками энергии служат локально созданные системы,
1907
которые работают на привозном дизельном топливе, на энергии солнца или ветра. Основными проблемами для северных территорий является износ энергетического оборудования, длительный период отопительного сезона, изолированная система энергоснабжения, отсутствие круглогодично эксплуатируемых дорог, дорогостоящая доставка топлива.
Необходимым условием для повышения энергоэффективности, является принятие решений, нацеленных на эффективное использование энергии, еще на стадии проектирования и строительства объектов. Важно внедрять энергосберегающие материалы, использовать технологии для уменьшения тепловых потерь и снижения эксплуатационных рисков, позволяющие уменьшить требуемое количество энергии в периоды отопительных сезонов.
Одним из способов повышения энергоэффективности вновь проектируемого и возводимого здания может быть применение ограждающих конструкций с теплоизолирующими свойствами. Такими решениями являются: -навесные вентилируемые фасады — эти системы можно применять как в новом строительстве, так и для утепления существующих зданий в ходе капитального ремонта,
-сэндвич-панели — они обладают оптимальным сочетанием теплотехнических характеристик, производственных затрат и качества исполнения,
-вакуумная теплоизоляция, -теплозащитные свойства окон.
Навесный вентилируемые фасадные системы применяются в тандеме с железобетонными конструкциями стен. Железобетонная стена снаружи утепляется современными материалами, затем на расстоянии от утеплителя монтируется навесная система, часто в виде металлической кассеты, которая служит защитой от снега, дождя, а также ветра. Между фасадной системой и утеплителем остаётся зазор. Наличие вентилируемой воздушной прослойки сдвигает зону конденсации в наружный теплоизоляционный слой, способствуя
1908
увеличению теплоаккумулирующей способности массива железобетонной стены.
Эффективность этих технологий дает возможность применения их в новом строительстве и для утепления эксплуатируемых зданий при их капитальном ремонте или реконструкции. Особым преимуществом данной технологии является возможность их монтажа независимо от времени года и погодных условий, в отличие от штукатурных систем, которые возможно применять только при плюсовых температурах.
Одним из популярных решений, применяемых при строительстве быстровозводимых зданий, является использование сэндвич-панелей.
Использование сэндвич-панелей в условиях вечной мерзлоты является эффективным решением для обеспечения теплоизоляции и комфорта в жестком климате. Главное преимущество этих панелей заключается в их низкой теплопроводности, что позволяет существенно сократить теплопотери в отапливаемых помещениях и поддерживать необходимые температуры в холодильных установках.
В качестве утеплителей для сэндвич-панелей применяются различные материалы, среди которых наиболее популярны минеральная вата, пенополистирол, пенополиизоцианурат (ППИ, PIR) и пенополиуретан. Особенное внимание стоит уделить пенополиизоцианурату, который выделяется своими характеристиками.
ППИ — это легкий и прочный материал с низкой теплопроводностью, обеспечивающий отличную теплоизоляцию. Его структура, состоящая из ячеек, заполненных газом, делает его устойчивым к влаге и предотвращает образование плесени, что особенно важно в условиях повышенной влажности.
Кроме того, ППИ не изменяет своих размеров при температурных колебаниях, что критично для стабильности конструкций в арктическом климате. Он также демонстрирует высокую стойкость к химическим веществам, что увеличивает срок службы панелей.
1909
Перспективным направлением для повышения энергосбережения в эксплуатации зданий является теплоизоляция светопроводящих конструкций. В условиях Севера, где себестоимость топлива и электроэнергии достаточно высока, становится экономически целесообразным внедрение новых технологий активной теплозащиты. Использование вакуумной теплоизоляции, а также возможность получения дополнительной энергии от солнечных лучей, позволяет сократить энергетические потери в зданиях до 25%.
Вакуумные теплоизоляционные панели представляют собой высокотехнологичные изделия с отличными теплоизоляционными характеристиками при минимальной толщине. Эти панели состоят из специальной внутренней структуры, заключенной в воздухонепроницаемую оболочку, из которой откачивается воздух. Благодаря этому материал обеспечивает в 3-7 раз лучшие теплоизоляционные свойства по сравнению с другими аналогичными по толщине материалами, такими как пенопласт.
Сердцевину вакуумной панели составляет пористый материал, позволяющий эффективно откачивать воздух. В процессе производства таких панелей используются различные виды материалов, включая полистирол и полиуретан. Внутренняя панель оборачивается и герметизируется металлической фольгой или полиэтиленовой пленкой, после чего воздух откачивается с помощью вакуумного насоса. Для предотвращения появления влаги и увеличения срока службы панелей с заданными теплоизоляционными характеристиками внутрь оболочки добавляются влагопоглощающие вещества, количество и тип которых должны соответствовать материалу наполнителя и оболочки.
Важным элементом защиты от воздействия сильных ветров и низких температур в климатических условиях Крайнего Севера становятся окна. В северных регионах, при правильном проектировании, окна могут обеспечивать теплоизоляцию, сопоставимую с теплоизоляцией стен. Для этих территорий оптимальными являются оконные конструкции с пятью и более камерами профиля и низкоэмиссионными стеклами, заполненными аргоном.
1910
Окна, предназначенные для эксплуатации в условиях многолетней мерзлоты, должны соответствовать строгим требованиям:
-приведенное сопротивление теплопередаче проектируемого окна ^0) должно превышать установленное значение для конкретного региона согласно СП 50.13330.2024 «Тепловая защита зданий»,
-температура на поверхности ПВХ-профиля внутри помещения должна быть выше температуры точки росы, чтобы избежать конденсата на непрозрачных участках ограждающих конструкций при заданных условиях температуры и влажности.
Перспективным направлением в сфере технологичных окон для северных регионов является система «греющих» окон. Предлагаемая система обогрева остается невидимой, равномерно распределяет тепло и предотвращает образование конденсата. Для создания «греющих» окон используется метод низкотемпературной плазменной модификации стекол и пленок, что позволяет сформировать электропроводящий нагреваемый слой, модифицированный оксидом цинка. При подаче электрического напряжения такое стекло нагревается равномерно, что дает возможность точно регулировать как температуру, так и скорость нагрева: незакаленное стекло можно нагреть до 70 градусов, а закаленное — до 150 градусов Цельсия.
Таким образом, при проектировании и строительстве зданий в районах Крайнего Севера следует отдавать предпочтение ограждающим конструкциям, позволяющим как можно эффективнее препятствовать воздействию отрицательным температурам, атмосферным осадкам и сильным ветрам. Это позволит обеспечить комфортные условия жизни, что является важным фактором для устойчивого развития северных регионов. Внедрение таких решений поможет возводить более безопасные и экономичные объекты.
1911
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Пиир А. Э. Повышение тепловой эффективности жилых зданий в суровых климатических условиях // Повышение энергоэффективности объектов энергетики и систем теплоснабжения: материалы конференции: Омский государственный университет путей сообщения, 2017 - С. 108-115;
2. Кравченко К. С. Особенности и принципы строительства энергоэффективных домов в условиях крайнего севера // Энергия науки: сборник конференции, 2017 - С. 1093-1095;
3. Затяева Е. К. Анализ природно-климатических условий при проектировании мобильного жилья для территории крайнего севера // Наука ЮУРГУ: материалы конференции. Южно-Уральский государственный университет, 2015 - С. 223-229;
4. Страхова Н. А. Контроль энергоэффективности зданий и сооружений как инструмент энергосбережения // Научное обозрение, №7(3), 2014 - С. 789-792;
5. СП 50.13330.2024 «Тепловая защита зданий»;
6. СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»
1912
Treskova M.A.
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering
(Saint Petersburg, Russia)
ENERGY-EFFICIENT ENCLOSING STRUCTURES USED IN CONSTRUCTION OF QUICKLY ERECTED BUILDINGS MADE OF METAL STRUCTURES IN PERMAFROST CONDITIONS
Abstract: the article is devoted to the selection of enclosing structures for newly designed and constructed facilities in the regions of the Far North. These territories are characterized by extremely harsh climatic conditions. To speed up construction, preference is given to quickly erected buildings made of metal structures, which allow the assembly of buildings from factory-made products on site. Factory-made panels must have thermal insulation properties to reduce heat loss. The article presents a description of the applied enclosing structures capable of increasing the energy efficiency of new facilities in the conditions of the Far North.
Keywords: permafrost, energy efficiency, energy saving, enclosing structures, prefabricated buildings, heated windows.
1913
