Технико-экономическая оценка применения жидкой тепловой изоляции для наружного утепления стен здания

Как отмечено во введении к СНиП 23−02−2003, «требования к повышению тепловой защиты зданий и сооружений являются важным объектом государственного регулирования в большинстве стран мира. Эти требования рассматриваются также с точки зрения охраны окружающей среды, рационального использования невозобновляемых природных ресурсов и уменьшения влияния „парникового“ эффекта и сокращения выделений двуокиси углерода и других вредных веществ в атмосферу».

Одним из показателей тепловой защиты здания, согласно СНиП 23−02−2003, является приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов его ограждающих конструкций,. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания, который также является показателем тепловой защиты строительного объекта, напрямую зависит от теплозащитных свойств ограждающих конструкций, т. е. от коэффициента. Таким образом, при проведении технико-экономических расчетов по оценке целесообразности энергосберегающих мероприятий в области повышения тепловой защиты зданий и сооружений коэффициент термического сопротивления является определяющим. В качестве подтверждения можно рассмотреть уравнение теплопередачи [1], на основании которого выполняют расчет тепловых потерь здания и определяют тепловую нагрузку на отопление:

, (3.1).

где — тепловой поток (тепловые потери), ;

— термическое сопротивление теплопередаче, ;

— температурный напор между внутренним и наружным воздухом, ;

— площадь поверхности теплообмена, .

При проектных либо уже реализованных объемно-планировочных решениях, а также нормируемом тепловом режиме помещений здания коэффициент термического сопротивления в формуле (3.1) выступает в роли единственного «регулятора» топливно-энергетических затрат на теплообеспечение строительного объекта.

В таблице 1 по данным [2] приведено распределение тепловых потерь в процентном соотношении по основным элементам здания.

Таблица 3.1. Тепловые потери в здании (типовые данные).

Известно, что традиционным способом повышения уровня тепловой защиты здания является утепление его наружных стен [2]. В данном случае показатель энергоэффективности с учетом выражения (3.1) можно рассчитать по формуле:

, (3.2).

где — показатель энергоэффективности, ;

и — расход тепловой энергии на отопление здания соответственно до и после тепловой изоляции наружных стен здания, ;

— термическое сопротивление теплопередаче наружных стен здания без утеплителя, ;

— коэффициент теплопроводности тепловой изоляции,; - толщина тепловой изоляции, .

Эксплуатационное термическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций здания в формуле (3.2) можно найти следующим образом [3]:

, (3.3).

где и — соответственно температура внутреннего и наружного воздуха,;

— плотность теплового потока, .

Уравнение (3.2) позволяет оценить в процентах снижение затрат на отопление здания. Впоследствии с помощью показателя энергоэффективности, , можно определить годовое снижение затрат тепловой энергии на отопление здания или экономию топлива на нужды теплоснабжения строительного объекта при известных первоначальных (до повышения уровня тепловой защиты) данных.

В качестве эффективных средств по наружному утеплению объектов теплопотребления в последнее время большую популярность получила жидкая тепловая изоляция (рисунок 3.1). Наряду с классическими утеплителями (минеральная вата, пенополистирол) термокраска обладает самыми высокими теплоизоляционными свойствами. По данным большинства фирм-производителей, например [4, 5], коэффициент теплопроводности утеплителя составляет .

Рисунок 3.1. — Пример применения жидкого утеплителя Сегодня на отечественном рынке появилось большое количество марок теплоизоляционных красок (Броня, Корунд, Магнитерм и мн. др.), которые используют для утепления наружных стен зданий и сооружений, трубопроводов тепловых сетей, теплотехнического оборудования. Рабочая толщина энергосберегающего покрытия может варьироваться от до [6], а рекомендованная толщина пленки однослойного покрытия составляет [4].

Рассмотрим пример технико-экономической оценки применения жидкой тепловой изоляции для наружного утепления стен здания. По данным термогигрометра Testo 610 в день проводимых измерений температура внутреннего и наружного воздуха соответственно составили и. Плотность теплового потока по показаниям тепломера ИПП-2 оказалась равной. Тогда по уравнению (3.3) коэффициент термического сопротивления составит .

Для рассматриваемого примера на рисунке 2 представлен график изменения показателя энергоэффективности, , в зависимости от толщины слоя тепловой изоляции, , построенный по формуле (3.2).

Рисунок 3.2. — Показатель энергоэффективности зэфф = зэфф (диз) С помощью графика на рисунке 3.2 можно оценить относительную экономию топлива от выбранной толщины тепловой изоляции. Например, при толщине слоя утеплителя показатель энергоэффективности будет равен .

Теперь приведем пример технико-экономического расчета по абсолютным данным. Пусть годовой расход тепловой энергии на отопление здания со строительным объемом равен. Тогда при минимальной толщине утеплителя годовая экономия тепловой энергии с учетом рисунка 2 составит. Ориентировочный расход краски на однослойное покрытие равен (при толщине слоя), оптовая цена теплоизоляционной краски в среднем равна. Тогда срок окупаемости энергосберегающего мероприятия при действующем тарифе на природный газ (второе полугодие 2015 г., г. Вологда) составит более двух лет (капитальные затраты —, экономический эффект —). Таким образом, применение теплоизоляционной краски для утепления больших площадей не является вполне целесообразным с экономической точки зрения в связи с дороговизной инновационного материала. Однако, с точки зрения энергосбережения и экологии положительный эффект мероприятия существенен.