Теплозащитные свойства профилированного деревянного бруса с торфовермикулитовым утеплителем

Актуальность. На сегодняшний день все более важным становится использование экологически чистых материалов. Возведение энергосберегающих зданий с ограждающими конструкциями из утепленного профилированного бруса является одним из наиболее перспективных направлений в малоэтажном строительстве.
К материалам, оказывающим минимальное негативное воздействие на окружающую среду в течение всего периода эксплуатации, относятся новые строительные утеплители, созданные на основе торфовермикулитовых гранул.
Цель работы – исследование основных теплофизических характеристик деревянных наружных стен из профилированного бруса, в которых в качестве утеплителя используется торфовермикулитовый материал, коэффициент теплопроводности которого может изменяться в диапазоне от 0,05 до 0,06 Вт/(м·K). Для этого было проведено численное моделирование тепломассопереноса в деревянных ограждающих конструкциях, выполненных из утепленного бруса с тремя различными вариантами коннекторов.
В результате моделирования стационарных процессов теплопроводности в брусовых конструкциях получены данные по пространственному распределению температур и потоков тепла. Показано, что использование фанерных коннекторов практически не влияет на распределение температуры по толщине деревянных стен с торфовермикулитовой изоляцией. Увеличение теплопроводности изоляции (в пределах типичного диапазона значений для торфовермикулитового материала) не оказывает заметного влияния на перепад температур вдоль оси коннектора или за пределами зоны его температурного влияния.
Выводы. Установлено, что толщина торфовермикулитового слоя утеплителя должна составлять не менее 0,176 м, чтобы обеспечить соблюдение основных требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций в климатических условиях г. Томска. Наибольшие теплопотери при минимальной толщине утеплителя будут в стене из профилированного утепленного бруса с Т-образным креплением коннекторов. Высокопрочный брус с дополнительной центральной ламелью обладает наилучшими теплозащитными характеристиками при минимально возможной толщине утеплителя. 

1. Saura-Cayuela M., Lara-Torres S., Pacheco-Fernández I., et al. Green materials for greener food sample preparation: A review // Green Analytical Chemistry. 2023. V. 4. P. 100053. DOI: https://doi.org/10.1016/j.greeac.2023.100053

2. Kore S.D., Balaji N., Sudarsan J.S. Feasibility study of adopting green materials in construction by stake holder‘s perception using ANOVA based quantitative analysis technique // Materials Today: Proceedings. 2023. V. 92. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.335

3. Копров Д.А., Розанцева Н.В. Полносборные клеедеревянные конструкции как альтернативное решение при строительстве промышленных ангаров // Технология строительного производства : материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции, посвященной 190-летию Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (ЛИСИ − СПбГАСУ), Санкт-Петербург, 28–29 апреля 2022 г. Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2022. С. 151–157.

4. Цветков Н.А., Хуторной А.Н., Толстых А.В., Колесникова А.В. Физико-математическая модель тепловлагопереноса в ограждающих конструкциях из профилированного теплового бруса // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2017. № 2 (698). С. 12–20.

5. Огородников И.А., Бородулин В.Ю., Низовцев М.И. Тепловой баланс дома с воздушным солнечным коллектором и аккумулятором тепла для условий Прибайкалья // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 12 (768). С. 49–63.

6. Толстихина Е.Д., Арабли Л.А., Зенкова У.В. Оценка возможности экономии энергии в деревянном доме // Управление экономическими системами. Электронный научный журнал. 2019. № 10 (128). С. 34–35.

7. Дубровина Ю.Ю., Цыбакин С.В. Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций стен индивидуальных жилых домов // Современная наука: актуальные вопросы и достижения в эпоху трансформационных процессов : сборник статей по материалам 74-й Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Караваево, 26 января 2023 г. Караваево : Костромская государственная сельскохозяйственная академия, 2023. С. 107–113.

8. Алиев С.А. Влагонакопление стеновой конструкции из дерева в десятилетнем цикле // Актуальные вопросы строительства: взгляд в будущее : сборник научных статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 40-летию создания Инженерно-строительного института, Красноярск, 19–21 октября 2022 г. Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2022. С. 464–468.

9. Tsvetkov N.A., Tolstykh, A.V.Y., Khutornoi, A.N., et al. Mathematical modelling of renewable construction materials for green energy-efficient buildings at permafrost regions of Russia // Environmental Challenges. 2021. V. 4. P. 100101. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100101

10. Цветков Н.А., Толстых А.В., Цветков Д.Н., Дорошенко Ю.Н. Оценка возможности образования мокрых зон в ограждающих конструкциях из утепленного бруса с коннекторами // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 4 (760). С. 87–98. DOI: https://doi.org/10.32683/0536-1052-2022-760-4-87-98

11. Wonjun Choi, Ryozo Ooka, Masanori Shukuya. Unsteady-state exergetic performance comparison of externally and internally insulated building envelopes // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. V. 163. P. 120414. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmas-stransfer.2020.120414

12. Xiaohai Zhou, Carmeliet J., Derome D. Assessment of moisture risk of wooden beam embedded in internally insulated masonry walls with 2D and 3D models // Building and Environment. 2021. V. 193. P. 107460. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107460

13. Шевцова М.А., Чернеев А.М., Безрук Г.В. Преимущество использования льняных теплоизоляционных плит в коттеджном строительстве // Перспективы науки. 2020. № 11 (134). С. 267–269.

14. Горкольцева Д.С., Копаница Н.О. Торфовермикулитовые смеси для производства теплоизоляционного гранулированного материала // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. Т. 23. № 5. С. 93–104.

15. Копаница Н.О., Ковалева М.А. Исследование вяжущих свойств низинных торфов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. Т. 36. № 3. С. 153–158.

16. Цветков Н.А., Хуторной А.Н., Толстых А.В., Дорошенко Ю.Н. Сравнительный анализ теплозащитных характеристик стен из профилированного утепленного бруса с коннекторами // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. Т. 20. № 2. С. 124–136.