Система теплоизоляции здания

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Институт жилища НИПТИС им. Атаева С.С.(72) Авторы Данилевский Леонид Николаевич Таурогинский Бронислав Иванович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.(57) Система теплоизоляции здания, содержащая из установленных с помощью крепежных элементов на некотором расстоянии от ограждающих конструкций здания с образованием воздушной прослойки трехслойных паронепроницаемых теплоизоляционных панелей, наружный слой которых выполнен из алюминиевой пластины, внутренний, обращенный к теплоизолируемой поверхности здания, - из алюминиевой фольги, а между указанными слоями расположен слой из теплоизоляционного материала, при этом для предотвращения проникновения наружного воздуха в воздушную прослойку между трехслойными паронепроницаемыми теплоизоляционными панелями и теплоизолируемой поверхностью здания трехслойные паронепроницаемые теплоизоляционные панели установлены без образования вентиляционных отверстий, вертикально одна над другой с промежутками на горизонтальных стыках между собой, а указанные промежутки между трехслойными 17849 1 2013.12.30 паронепроницаемыми теплоизоляционными панелями заполнены вставками из теплоизоляционного паропроницаемого материала, причем отношение площади теплоизоляционных паропроницаемых вставок к площади теплоизолируемой поверхности здания удовлетворяет соотношению((1 где 1 ,2 где 1 и 2 - площадь теплоизоляционных паропроницаемых вставок и площадь теплоизолируемой поверхности здания соответственно- парциальное давление пара в воздухе внутри здания- парциальное давление пара в наружном воздухе нас - давление насыщения паров в воздушной прослойке- температура воздуха внутри воздушной прослойки при минимальной температуре наружного воздуха и заданной температуре внутри здания 1 - коэффициент паропроницаемости ограждающих конструкций здания, опреде 1,ляемый из выражения 11 где 1 - сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций здания, м 2 чПа/мг, определяемое из выражения 11 ,1 где 1 - толщина ограждающих конструкций здания, м 1 - коэффициент паропроницаемости материала ограждающих конструкций здания,мг/(мчПа) 2 - коэффициент паропроницаемости вставок из теплоизоляционного паропрони 1 цаемого материала, определяемый из выражения 2,2 где 2 - сопротивление паропроницанию материала вставок из теплоизоляционного па ропроницаемого материала, м 2 чПа/мг, определяемое из выражения 22 ,2 где 2 - толщина вставки из теплоизоляционного паропроницаемого материала, м 2 - коэффициент паропроницаемости материала вставок из теплоизоляционного паропроницаемого материала, мг/(мчПа). Изобретение относится к строительству, а именно к системам теплоизоляции здания конструкциям из теплоизоляционных панелей, и предназначено для использования в новом строительстве, а также при капитальном ремонте и реконструкции преимущественно ограждающих конструкций, теплоизоляционных и кровельных покрытий существующих зданий в качестве конструктивных теплосберегающих элементов конструкций зданий и сооружений (стены, панели, кровли, внутренние и внешние перегородки). Известна система теплоизоляции здания, состоящая из слоя теплоизоляции, приклеенного к ограждающей конструкции здания и защищенного от наружного воздействия штукатурным и покрасочным слоями 1, пп. 6.1.1-6.8.8. Недостатком системы можно считать температурные ограничения на возможность выполнения работ. Вторым недостатком системы является ее увлажнение в процессе эксплуатации из-за миграции пара из жилых помещений наружу и его частичной конденсации в слое теплоизоляции, что приводит к снижению теплозащитных свойств системы. 2 17849 1 2013.12.30 Известна конструкция теплоизоляционной системы здания с вентилируемой воздушной прослойкой 1, п. 6.9. К ограждающей конструкции вначале прикрепляется система крепежа утеплителя. Утеплитель прикрепляется к этой системе. Наружная защита утеплителя устанавливается от него на некотором расстоянии, так что между утеплителем и наружным ограждением образуется воздушная прослойка. Конструкция системы утепления позволяет осуществлять вентиляцию воздушной прослойки с целью удаления излишков влаги,что обеспечивает снижение количества влаги в утеплителе. К недостаткам этой системы можно отнести сложность и необходимость наряду с использованием утеплительных материалов применять сайдинговые системы, обеспечивающие необходимый зазор для движущегося воздуха. Вторым недостатком системы является ее увлажнение в процессе эксплуатации из-за миграции пара из жилых помещений наружу и его частичной конденсации в слое теплоизоляции, что приводит к снижению теплозащитных свойств системы. Известна система из фасадных теплосберегающих панелей Полиалпан 2, применяемая в обустройстве вентилируемых фасадов вместе с двумя противоветровыми слоями минеральной ваты, размещаемыми на внешней стене здания, в качестве внешнего декоративно-отделочного, влаго- и (или) теплозащитного слоя. Панели Полиалпан состоят из теплоизолирующего центрального слоя пенополиуретана толщиной 25, 40 или 50 мм, заключенного с трех сторон в наружный металлический лист толщиной 0,5 мм, и внутреннего слоя зеркальной алюминиевой фольги толщиной 0,05 мм для дополнительного возвращения теплового потока обратно зданию. Для взаимного крепления панелей, а также для усиления их поперечной прочности они снабжены по продольной кромке замком в виде профилированного выступа. Недостатками известной системы являются наличие моста холода на продольных стыках смежных панелей, обусловленное контактом типа металл - металл, существенно снижающее термосопротивление панели в целом вследствие теплопередачи по металлическому листу от внешней к внутренней стороне панели. Применение панелей Полиалпан ограничено также тем, что они используются в составе вентилируемой системы утепления зданий, которая кроме указанных панелей подразумевает также и наличие двух слоев противоветрового утеплителя, что не всегда оправдано с точки зрения оптимального сочетания затрат и требований к теплостойкости конструкций здания, сооружения. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система теплоизоляции здания, в которой в качестве утеплителя используются трехслойные паронепроницаемые утеплительные панели, внутренний слой которых состоит из теплоизоляционного материала, наружные слои - алюминиевая пластина и алюминиевая фольга. Панели устанавливают с помощью крепежных элементов на некотором расстоянии от стены здания с образованием вентилируемой воздушной прослойки 3. Такая конструкция защищает утеплитель от проникновения влаги, так что его свойства не ухудшаются в любых условиях эксплуатации, что позволяет сэкономить до 20 утеплителя по сравнению с обычными системами. Недостатком указанной системы является необходимость проветривания прослойки наружным воздухом для удаления влаги, мигрирующей из помещений здания, через специальные отверстия в верхней и нижней части системы теплоизоляции. Это нарушает ее герметичность и приводит к снижению теплоизоляционных свойств системы, так как тепловые потери через нижнюю часть теплоизоляции увеличиваются вследствие того, что холодному воздуху, поступающему в прослойку через отверстия внизу системы, необходимо некоторое время для нагрева до установившейся температуры. Целью изобретения является повышение теплоизоляционных свойств системы и снижение тепловых потерь через нижнюю часть теплоизоляции. Для решения поставленной задачи в системе теплоизоляции здания, состоящей из установленных с помощью крепежных элементов на некотором расстоянии от ограждающих конструкций здания с образованием воздушной прослойки трехслойных паронепроницаемых теплоизоляционных панелей, наружный слой которых выполнен из алюминиевой пласти 3 17849 1 2013.12.30 ны, внутренний обращенный к теплоизолируемой поверхности здания - из алюминиевой фольги, а между указанными слоями расположенслой из теплоизоляционного материала,при этом согласно изобретению для предотвращения проникновения наружного воздуха в воздушную прослойку между трехслойными паронепроницаемыми теплоизоляционными панелями и теплоизолируемой поверхностью здания трехслойные паронепроницаемые теплоизоляционные панели установлены без образования вентиляционных отверстий,вертикально одна над другой с промежутками на горизонтальных стыках между собой, а указанные промежутки между трехслойными паронепроницаемыми теплоизоляционными панелями заполнены вставками из теплоизоляционного паропроницаемого материала,причем отношение площади теплоизоляционных паропроницаемых вставок к площади теплоизолируемой поверхности здания удовлетворяет соотношению((1 где 1 ,2 где 1 и 2 - площадь вставок из теплоизоляционного паропроницаемого материала и площадь теплоизолируемой поверхности здания соответственно- парциальное давление пара в воздухе внутри здания- парциальное давление пара в наружном воздухе нас - давление насыщения паров в воздушной прослойке- температура воздуха внутри воздушной прослойки при минимальной температуренаружного воздуха и заданной температуревнутри здания 1 - коэффициент паропроницаемости ограждающих конструкций здания, определяемый из выражения 11 где 11 - сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций, м 2 чПа/мг 1 где 1 - толщина ограждающих конструкций здания, м 1 - коэффициент паропроницаемости материала ограждающих конструкций здания, мг/(мчПа) 2 - коэффициент паропроницаемости вставок из теплоизоляционного паропроницаемого материала, определяемый из выражения 12 где 22 - сопротивление паропроницанию материала вставок из теплоизоляционно 2 го паропроницаемого материала, м 2 чПа/мг где 2 - толщина вставки из теплоизоляционного паропроницаемого материала, м 2 - коэффициент паропроницаемости материала вставок из теплоизоляционного паропроницаемого материала, мг/(мчПа). Герметичность прослойки предотвращает попадание наружного холодного воздуха в прослойку, что повышает теплоизоляционные свойства системы и снижает тепловые потери через нижнюю часть теплоизоляции. Сущность изобретения поясняется фигурой, где представлен разрез теплоизоляционной системы. На теплоизолируемую поверхность здания 1 (стена, перекрытие, кровля) закрепляются трехслойные паронепроницаемые теплоизоляционные панели 3, внутренний слой которых(обращенный к теплоизолируемой поверхности здания) выполнен из алюминиевой фольги, наружный слой - алюминиевая пластина, а между указанными слоями расположен слой из теплоизолирующего материала (пенополистирол, мин. вата и др). Наружный и внутренний слои могут быть также выполнены из других паронепроницаемых материалов, например из ПВХ или жести. Так как панели не пропускают пар, их устанавливают с помощью крепежных элементов 2 (дюбеля, анкерные системы и др.) с взаимным зацеплением по вертикальному (продольному) стыку посредством защелкиваемого при установке панелей замкового соединения на некотором расстоянии от стены здания с образованием вентилируемой воздушной прослойки 5. При монтаже системы теплоизоляционные панели 3 устанавливают на некотором расстоянии по вертикали друг от друга, а образовавшиеся промежутки на горизонтальных(поперечных) стыках между пластинами заполняют вставками 4 из теплоизоляционного паропроницаемого материала. К таким материалам, в частности, относятся минеральная или каменная вата, пенополистирол и другие, отвечающие нормативным требованиям ТКП. Соотношение суммарной площади вставок теплоизоляционного паропроницаемого материала и площади ограждающих конструкций здания (наружной стены здания) (1) можно определить следующим образом. Для давления насыщенного пара в прослойке можно записать выражение 3 61117.543(4) 241.2 Пренебрегая термическим сопротивлением воздуха в прослойке, средняя температура внутри прослойки равна 12,(5) 12 гдеи- температура воздуха в здании и наружного соответственно, С 1 и 2 - сопротивление теплопередаче стены и теплоизоляции соответственно, м 2 С/Вт. Для пара, мигрирующего из помещения через стену здания, можно записать уравнение 111 . Для пара, мигрирующего из воздушной прослойки через паропроницаемые вставки в теплоизоляции здания, можно записать уравнение 22 2 . Приравняв правые части уравнений (6) и (7) и решив полученное уравнение для баланса пара в прослойке относительно , получим значение давления пара в прослойке в виде 21(8)12 Записав условие отсутствия конденсации влаги в воздушной прослойке в виде неравенстванас,и решив его, получим требуемое значение отношения суммарной площади паропроницаемых вставок к площади стены (1)((1.2 (В таблице приведены расчетные данные для некоторых вариантов ограждающих конструкций (материалов исполнения стены). В расчетах предполагается, что коэффициент теплопроводности паропроницаемой вставки равен коэффициенту теплопроводности основной теплоизоляции в системе. 17849 1 2013.12.30 Значениедля различных материалов исполнения стены Материал 1 2 2 нас Р 1 2 1 м стены Вт/мС мг/(мчПа) м Вт/мС мг/(мчПа) С С С Па Па Па Газосиликат 0,52 1,63 0,088 0,08 0,05 0,5 20 -24 10,9 1284 1302 1284 0 кирпич Кирпич 0,81 0,1 0,11 0,1 0,05 0,5 20 -24 4,5 1284 811 883 0,02 глиняный Приведенные примеры в определении значенийпоказывают, что возможна конструкция теплоизоляции с замкнутой воздушной прослойкой между теплоизоляцией и стеной здания. Для некоторых конструкций стены, как в первом примере из таблицы (0),можно обойтись без паропроницаемых вставок. В других случаях площадь паропроницаемых вставок может быть незначительной относительно площади утепляемой стены. Такая конструкция защищает утеплитель от проникновения влаги, так что его свойства не ухудшаются в любых условиях эксплуатации, что позволяет сэкономить до 20 утеплителя по сравнению с обычными утеплительными системами. Из-за применения паропроницаемых вставок 4 отпадает необходимость проветривания прослойки наружным воздухом для удаления влаги, мигрирующей из помещений здания, как в прототипе, через специальные отверстия в верхней и нижней части системы теплоизоляции, поскольку паропроницаемые теплоизоляционные вставки обеспечивают удаление избытков пара из прослойки, что устраняет вероятность конденсации влаги внутри нее. При этом сохраняется герметичность системы теплоизоляции, ее предохранение от воздействий атмосферной среды, что приводит к улучшению теплоизоляционных свойств системы, так как отсутствуют тепловые потери через нижнюю часть теплоизоляции как в прототипе. Источники информации 1. ТКП 45-3.02-113-2009 (02250) Тепловая изоляция наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Строительные нормы проектирования. - Минск, 2010. - 38 с. 2. Фасадная система Полиалпан. Рекомендации по проектированию и применению для строительства и реконструкции зданий ОАО ЦНИИЭП жилища. - Изд. ОАО ЦНИИЭП жилища,000 ПОЛИАЛПАН. - М., 2003. - 92 с. 3. Проектирование и устройство системы утепления с вентилируемой воздушной прослойкой на основе панелей фасадных трехслойных. 1.04.032.07. - Минск, 2007. -117 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.