Статья: Применение тонкопленочных покрытий в целях энергосбережения

Для уменьшения потерь тепла через наружные ограждающие конструкции используют различные теплоизоляционные материалы, обладающие рядом отличительных свойств: коэффициент теплопроводности < 0,175 Вт/(м·К) и плотность < 500 кг/м³. Теплоизоляционные материалы классифицируют: по виду сырья, из которого они изготовлены; структуре материала; форме выпуска; плотности; теплопроводности; жесткости; огне- и влагостойкости; способу применения. По виду сырья теплоизоляционные материалы разделяют на органические (древесноволокнистые плиты, торфоплиты, камышит, эковата, пробка), неорганические (минеральная вата, стекловата, пено- и газбетон, пенопласты, пенополистирол), а также композитные, сочетающие в своем составе органические и неорганические наполнители.

В настоящее время на рынке теплоизоляционных материалов представлен широкий ассортимент продукции, основная доля которых (~97%) приходится на неорганические материалы, в том числе: минераловатные утеплители - 70%, пенопласты - 20% [2]. Утепление наружных ограждающих конструкций зданий минеральной ватой и пенопластом проводится в основном по двум технологиям: а) навесного «вентилируемого» фасада - между слоем тепловой изоляции, наносимой на поверхность стен, и облицовкой фасада остается воздушный вентиляционный зазор;

б) «мокрого» фасада - стены утепляются плитами теплоизоляционного материала с последующим оштукатуриванием поверхности.

В настоящее время появился новый способ по утеплению зданий - окраска стен тонкопленочной теплозащитной краской с наполнителем из полых микросфер. Достоинствами данной технологии являются: дешевизна материала и работ; отсутствие необходимости проектных изысканий; высокие влагозащитные свойства краски, а также эстетичный облик окрашенных стен. Недостатком же данной технологии являются относительно низкие показатели тепловой защиты [13].

В целях определения теплофизических свойств энергосберегающих покрытий и сравнения их теплозащитных свойств был создан полномасштабный исследовательский полигон на частном жилом доме в Ивановской области для проведения натурных экспериментов. Полигон представляет собой предварительно оштукатуренный цементным раствором толщиной 1 см участок стены жилого дома, разделенный на зоны с нанесенными на них различными видами тепловой изоляции. Каждая зона стены представляет собой прямоугольник высотой 3,9 м и шириной 2 м.

Для сравнения теплозащитных свойств выбраны следующие виды энергосберегающих покрытий:

а) тепловая изоляция, выполненная по технологии «мокрого» фасада из негорючих, гидрофобизированных теплозвукоизоляционных плит минеральной ваты на основе горных пород базальтовой группы ( = 100 мм, = 0,038-0,042 Вт/(м·К), = 131-135 кг/м³). Выбор этого вида тепловой изоляции обусловлен наибольшей распространенностью данной технологии на рынке материалов и изоляционных работ. По данной технологии также был теплоизолирован угол здания, примыкающий к полигону, для исключения поперечных тепловых потоков в кирпичной кладке;

б) тепловая изоляция, выполненная путем окраски стены теплозащитной краской слоями в 1 мм и 3 мм. Для обеспечения равномерности слоев теплоизоляционного материала окраска оштукатуренной стены велась машинным способом.

В ходе проведения эксперимента измерены следующие параметры: а) тепловые потоки (при помощи измерителя теплового потока ИТП-МГ-10 «Поток»); б) температуры поверхностей каждого вида тепловой изоляции (при помощи контактных датчиков температуры ИТП-МГ-10 «Поток», поверхностным зондом пирометра «Thermopoint» и бесконтактным способом тепловизором «NEC» и пирометром «Thermopoint»). В табл. 2, 3 представлены некоторые данные, полученные в ходе эксперимента.

Таблица 2. Тепловые потоки при применении различных видов теплоизоляционных материалов, Вт/м²

Таблица 3. Температуры наружной поверхности различных видов теплоизоляции,°С

Анализ полученных данных о тепловых потоках и температурах поверхностей материалов показал, что наиболее эффективным с точки зрения энергетической эффективности является тепловая изоляция из минераловатных плит, так как она создает наибольшее сопротивление теплопередаче.

Среднее значение коэффициента теплопроводности энергосберегающей краски на основе связующего из акрила в интервале температур 20-100 ^оС лежит в пределах 0,019-0,028 Вт/(м·К), в зависимости от массовой доли содержания микросфер.

Коэффициент теплопроводности энергосберегающей краски практически линейно увеличивается с ростом температуры и уменьшается с увеличением содержания микросфер в связующем из акрила.

Энергосберегающую краску целесообразно использовать в качестве тепловой изоляции трубопроводов в тепловых пунктах, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности. При этом тонкопленочное покрытие одновременно выполняет и функцию гидроизоляции.

Применение энергосберегающих красок для утепления фасадов зданий эффективно только при совместном использовании с другими видами классической тепловой изоляции.

Список литературы

1. Теплоизоляционные материалы и конструкции: учеб. для средних профессионально-технических учебных заведений / Ю.Л. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет, Е.Ю. Петухова. - М.: ИНФРА-М, 2003. - 268 с.

2. Игнатова О.А. Технология изоляционных строительных материалов и изделий. В 2 ч. Ч. 2. Тепло- и гидроизоляционные материалы и изделия: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования. - М.: Изд. центр «Академия», 2012. - 288 с.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учеб. для вузов. - 7-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МЭИ, 2001. - 472 с.

4. Антонова А.М., Воробьев А.В., Ляликов Б.А. К выбору материалов для нетрадиционной тепловой изоляции оборудования ТЭС и АЭС // Энергетика: экология, надежность, безопасность: материалы XIV Всерос. науч.-техн. конф. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. - 289 с.

5. Бояринцев А.В. Тепло, сохраненное КОРУНДом // Кровельные и изоляционные материалы. - 2010. - №4. - С. 10-11.

6. Образцов Д.В., Фокин В.М. Исследование прочностных и теплофизических свойств наномодифицированных строительных и теплозащитных материалов // Вестник ТГТУ. - 2012. - Т.18, №4. - С. 1051-1061.

7. Кисляк С.М., Сеначин П.К. Исследование теплозащитных свойств теплоизоляционного покрытия Re-Therm // Ползуновский вестник. - 2014. - №1. - С. 64-67.

8. Губинский М.В., Затопляев Г.М., Радченко Р.Ю. Исследование теплофизических свойств керамического жидкого теплоизоляционного покрытия // Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика: збірник наукових праць. - Дніпропетровськ: Нова ідеологія, 2011. - Вип. 3. - С. 94-101.

9. Бухмиров В.В., Гаськов А.К., Орищенко Е.А. Исследование энергосберегающих покрытий // Состояние и перспективы развития электротехнологий: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практич. конф. (XVI Бенардосовские чтения). - Иваново, 2011. - Т. 2. - С. 164-165.

10. Гаськов А.К., Бухмиров В.В. Экспериментальный стенд для определения коэффициента теплопроводности // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XIX Междунар. науч.-техн. конф. студ. и асп.

В 4 т. Т. 4. - М.: Изд. дом МЭИ, 2013. - 334 с.

11. Завадский В.Ф. Технология изоляционных строительных материалов и изделий. В 2 ч. Ч. 1. Стеновые материалы и изделия: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования. - М.: Изд. центр «Академия», 2012. - 192 с.

12. Данилова О.Л. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов / под ред. О.Л. Данилова, П.А. Костюченко. - М., 2006. - 668 с.

13. Бухмиров В.В., Гаськов А.К., Чугунова А.Н. Сравнение способов утепления фасадов зданий: материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых «Энергия-2013»: в 7 т. Т. 1, ч. 2. - Иваново, 2013. - С. 86-88.