Метод підвищення енергоефективності стінових огороджувальних конструкцій із ЛСТК та полістиролбетону

Abstract

UK: Мета. Розроблення рекомендацій щодо використання легких бетонів в сумісній роботі з ЛСТК є актуальною науково-технічною проблемою. В Україні комбіновані конструкції застосовуються досить рідко, що викликано практично відсутністю нормативної бази для розрахунків і проектування такого виду конструкцій. Але в деяких випадках тільки застосування конструкцій цього типу дозволяє отримати оптимальне рішення за вимогами теплопровідності, несучої здатності, вогнестійкості, максимальної корисної площі та свободи укладання інженерних комунікацій. В огороджувальних конструкціях на основі легких сталевих тонкостінних профілів, при дослідженні теплових характеристик, в місцях теплопровідних включень виникають значні теплові втрати, так звані «містки холоду». Основною умовою даного дослідження є розроблення конструктивного рішення стінової огороджувальної конструкції таким чином, щоб мінімізувати тепловтрати даної конструкції, при цьому підвищити її енергоефективність, а також дослідити температурні коливання в середині та на поверхні стінових конструкцій. Методика. Дослідження експериментальних зразків проводилося в лабораторних умовах, а також вони були змодельовані у програмному комплексі, після чого були отримані значення теплотехнічних характеристик. Запропонований метод підвищення енергоефективності стінових конструкцій із ЛСТК та полістиролбетону не потребує додаткових затрат, а є виключно конструктивним. Результати. Встановлено, що наявність теплоізоляційного шару полістиролбетону на несучому профілі в огороджувальній конструкції зменшує величину приведеного опору теплопередачі до 10 %. Отримані результати свідчать, що зміною конструктивних параметрів можливо суттєво впливати на опір теплопровідності огородження. Наукова новизна. Стінова огороджувальна конструкція із теплопровідним включенням, яка складається з U-подібних профілів, котрі працюють сумісно з бетонною складовою є енергоефективною, оскільки теплоізоляція сталевого профілю виконується шляхом заповнення полістиролбетоном простору, який утворюється між ним та профнастилом, при цьому висота хвилі профнастилу повинна знаходитися навпроти теплопровідного включення, а сам профнастил виконує роль незнімної опалубки. Практична значимість. Запропонований метод дозволить підвищити енергоефективність стінових огороджувальних конструкцій із ЛСТК та полістиролбетону. При будівництві будівель із застосуванням запроектованих конструкцій даний метод дозволить мінімізувати вплив містка холоду, при цьому збільшивши загальний опір теплопередачі огороджувальних конструкцій та зменшити витрати на опалення будівель.

RU: Цель. Разработка рекомендаций по использованию легких бетонов в совместной работе с ЛСТК является актуальной научно-технической проблемой. В Украине комбинированные конструкции применяются достаточно редко, что вызвано практически отсутствием нормативной базы для расчетов и проектирования такого вида конструкций. Но в некоторых случаях только применение конструкций этого типа позволяет получить оптимальное решение по требованиям теплопроводности, несущей способности, огнестойкости, максимальной полезной площади и свободной укладки инженерных коммуникаций. В ограждающих конструкциях на основе легких стальных тонкостенных профилей, при исследовании тепловых характеристик, в местах теплопроводных включений возникают значительные тепловые потери, так называемые «мостики холода». Основным условием данного исследования является разработка конструктивного решения стеновой ограждающей конструкции таким образом, чтобы минимизировать теплопотери данной конструкции, при этом повысить ее энергоэффективность, а также исследовать температурные колебания в середине и на поверхности стеновых конструкций. Методика. Исследование экспериментальных образцов проводилось в лабораторных условиях, а также они были смоделированы в программном комплексе, после чего были получены значения теплотехнических характеристик. Предложенный метод повышения энергоэффективности стеновых конструкций из ЛСТК и полистиролбетона не требует дополнительных затрат, а является исключительно конструктивным. Результаты. Установлено, что наличие теплоизоляционного слоя полистиролбетона на несущем профиле в ограждающей конструкции уменьшает величину приведенного сопротивления теплопередаче до 10%. Полученные результаты свидетельствуют, что изменением конструктивных параметров возможно существенно влиять на сопротивление теплопроводности ограждения. Научная новизна. Стеновая ограждающая конструкция с теплопроводным включением, которая состоит из U-образных профилей, которые работают совместно с бетонной составляющей является энергоэффективной, поскольку теплоизоляция стального профиля выполняется путем заполнения полистиролбетоном пространства, который образуется между ним и профнастилом, при этом высота волны профнастила должна находиться напротив теплопроводного включения, а сам профнастил выполняет роль несъемной опалубки. Практическая значимость. Предложенный метод позволяет повысить энергоэффективность стеновых ограждающих конструкций из ЛСТК и полистиролбетона. При строительстве зданий с применением запроектированных конструкций данный метод позволит минимизировать влияние мостика холода, при этом увеличив общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций и уменьшить расходы на отопление зданий.

EN: Purpose. Working of recommendations about the use of lightweight concrete conjunction with light steel thin-walled structures (LSTS) is an actual scientific and technical problem. In Ukraine, the composite structures are use infrequently, which is cause by the lack of regulatory framework for the calculation and design of structures this type. But some cases only the use of structures of this type allows you to get optimal solution for requirements of thermal conductivity, bearing, fire resistance, maximum usable space and the free installation engineering communications. Enclosing structures based on light thin walled steel profiles tested for thermal performance, results showed that in the field of thermally conductive inclusions there are considerable thermal losses, so-called "cold bridge". The mainobjective of this research is to develop design solution the wall-building envelope to minimize the heat loss of this structure, thus increasing its energy efficiency, and to investigate temperature variations in the cross section and on the surface of the wall construction. Methodology. Research test specimens were conduct in the laboratory, and were model in the program complex, and then values were obtain thermal characteristics. Increasing energy efficiency of wall building envelope of LSTS and polystyrene concrete does not require additional expenses and is exceptionally constructive method. Findings. It has been establish that the presence polystyrene concrete thermal insulation layer to bearing rod in the building envelope reduces value the thermal resistance R-value to 10%. The results indicate that the change in design parameters may significantly affect to resistance of the thermal resistance to building envelope. Originality. Wall building envelope has thermal conductivity inclusion and it is energy-efficient. It consists of U-shaped sections, which work together with a concrete component, insulation steel section performed by filling polystyrene concrete space formed between him and profiled floorings, with the wave height of profiled floorings should opposite thermal conductivity inclusions, and he serves as a corrugated permanent shuttering. Practical value. Proposed method allows increasing the energy efficiency of wall building envelope of LSTS and polystyrene concrete. During the building of buildings with the use of the designed constructions, this method will minimize the effect of cold bridge, thus increasing the total R-value and reduce costs for heating buildings.