ТЕПЛОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЛИ ГЕРМЕТИЧНОСТЬ – ЧТО ВАЖНЕЕ,
ИЛИ КАК УТЕПЛЯТЬ ДОМ
Не надо быть знатным экспертом, чтобы сказать: «Чем толще шуба, тем теплее». И это кажется правда. Но значит ли это, что при увеличении толщины щубы теплее становится потому, что увеличивается её тепловое сопротивление?
Представим себе положение, когда между телом и шубой есть воздушный зазор в несколько сантиметров. Наверно уже интуитивно чувствуем, что тепло точно не будет. Телом нагретый воздух легко удалится через воротник, а его место займёт холодный воздух, требующий новых энергоинвестиций. Значит будет холодно, несмотря на толщину шубы и её тепловое сопротивление.
Проанализируем ещё один факт. Альпинисты высоко в горах, где температура воздуха снижается до - 30º С, способны в палатке поддерживать температуру +18º С при минимальных энергоресурсах. А ведь тепловое сопротивление стен палатки практически равно нулю.
Как теряется тепло из помещений?
Согревшийся от отопительных приборов воздух в помещениях поднимается вверх и создаёт большое давление на ограждающие конструкции (потолок, стены, окна). Через любые неплотности теплый воздух с большой силой пробивается в окружающую среду, как из дырявого воздушного шара. В то же время в нижней части помещений происходит разрежение воздуха и через различные неплотности в полу, дверях, стенах и окнах в помещения всасывается холодный воздух, который вновь приходится нагревать. Данные потери энергии возможно уменьшить путем повышения плотности ограждающих конструкций. Другую часть потери тепла составляет потеря тепла радиационным и кондукционным способом, т.е. когда излучаемое отопительными приборами или с помощью теплого воздуха передаваемое тепло через стены «уходит» в окружающую среду. Данные потери энергии можно уменьшить путем повышения теплового сопротивления ограждающих конструкций. Эти две причины потери тепла и являются главными. Но которая из них предрешает эффективность экономии тепла?
Компания “Architectural Energy Corporation” в США провела исследования, которые рассеивают все сомнения на этот счёт. Была подсчитана потеря тепла через неутеплённые конструкции здания. За тем конструкции были покрыты особо герметичным и тёплым материалом утепления (воздухопроницаемость l=7,6·10-9 м3/м·с·Пa; коэфициент теплопроводности λ=0,038 W/м·K). При увеличении толщины этого материала каждый раз подсчитывались потери тепла через утеплённые конструкции здания. Результаты исследований представлены в 1 таблице.
1 табл. Зависимость эффективности экономии тепла от толщины слоя герметичного материала утепления
Результаты исследований очевидно показали, что основой для экономии тепла является герметичность. Увеличив теполвое сопротивление слоя особо герметичного материала утепления на 100% (увеличив толщину слоя от 10 см до 20 см), тепла экономится только на 3% больше. Поэтому такая инвестиция неэффективна. На основе результатов исследований можно делать вывод, что намного эффективнее инвестировать в обеспечение герметичности ограждающих конструкций дома, ибо даже совершенно тонкий (и совершенно маленькое тепловое сопротивление имеющий) слой особо герметичного утеплительного материала сохраняет «львиную долю» выходящего из помещений тепла.
В контексте этой темы частому о своём комфорте и здоровье заботящемуся гражданину возникает вопрос: «Чем же мы будем дышать, если дом будет такой герметичный и не будет «дышать»? Суть в том, что термин «дышащий материал» означает не воздухопроницаемость материала, а его паропроницаемость. Утепляющий материал должен пропускать влагу в виде пара, чтобы утеплённые влажные конструкции не сгнили, не заплесневели, а могли бы легко высохнуть через слой утепляющего материала. Через утепляющий материал и водяной пар и воздух проходят почти с одинаковой скоростью.
Но процес высыхания конструкционных материалов здания довольно медленный, поэтому воздухопроницаемость довольно хорошо «дышащего» утеплительного материала может быть такой малой, что этот материал можно отнести к категории герметичных материалов. Утеплив здание довольно герметичным утепляющим материалом, циркуляцию воздуха через ограждающие конструкции здания можно уменьшить в тысячи раз. Тогда значительно уменьшаются расходы на отопление (зимой) и охлаждение (летом).
А чем же дышим мы в герметичных помещениях? Человек в движении за один час использует для дыхания 14 – 15 м3 воздуха. Если герметичность конструкций здания плохая, через неплотности в здании может меняться несколько кубометров воздуха в час. Очевидно, что это не те объёмы воздуха, которые требуются для нормального дыхания жителей. Помещениоя всё равно надо проветривать, если не хотим столкнуться с дискомфортом из-за плохих запахов, плесенью и проблемами здоровья. Вентиляция неминуемо связана с потерями тепла, поэтому проветривать надо только сколько требуется. Количество тепла, выносимое из помещений неконтролируемыми потоками воздуха, и является именно тем ресурсом, который мы теряем, утепляя здания негерметичными материалами утепления.
В настоящее время в традиционном строительстве более уповается на тепловое сопротивление. Это отражает и строительно – технический регламент, требующий, чтобы тепловые сопротивления ограждающих конструкций зданий были не менее: крыши – 6,24 м2К/Вт, стен – 5,25 м2К/Вт, полов – 4,54 м2К/Вт. А реально такой толстый слой утепляющего материала нужен зданию не для большего теплового сопротивления, а потому, что используемые утепляющие материалы пропускают довольно много воздуха, и даже такой толстый их слой не способен задержать с тёплым воздухом через них выходящее тепло. В таком случае увеличение норм теплового сопротивления и увеличение толщины утепляющих материалов вроде и оправдано, ибо оно даёт эффект экономии тепла. Вероятно каждому, понявшему суть этого явления, складывается вывод, что причиной этого эффекта является не увеличение теплового сопротивления, а то, что в следствии увеличения толщины слоя традиционных утепляющих материалов несколько уменьшается утечка тёплого воздуха через конструкции, т.е. несколько увеличивается герметичность здания.
Разве стоит палить из пушки по мухе? Экономию тепла способом увеличения толщины слоя традиционных утепляющих материалов можно сравнить с изготовлением гирь из ваты. Поэтому следует сконцентрироваться на поиске и внедрении технологий утепления, обеспечивающих герметичность. Тогда и частным владельцам и государству инвестиции в строительство и реновацию окупятся куда быстрее, а и само утепление стоило бы дешевле.
Альбинас Гайлюс 2008 г.
Доктор технических наук
Профессор кафедры строительных материалов строительного факультета ВГТУ
удачных Вам поисков...
