Повышение тепловой эффективности каркасной ограждающей конструкции при использовании в качестве теплоизоляции древесно-минерального композита
Authors: Долматов С.Н. , Соболева А.А. 
Published: February 2025

Введение. Совершенствование технологий каркасного домостроения является важной задачей, решение которой позволяет снизить издержки на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений. Цель работы– повышение тепловой эффективности ограждающей каркасной конструкции с использованием в качестве заполнителя древесно-минерального композита. Задачи:выявить влияние влажности пиломатериалов и степени их усушки на геометрические размеры элементов каркаса, определить тепловой поток каркасной ограждающей конструкции методами имитационного моделирования. Объект исследования – объект индивидуального домостроения, выполненный по каркасной технологии. Методы исследования: натурные измерения величин усушки, влажности, показателя теплопроводности, имитационный эксперимент по определению теплового потока. Результаты.Установлено, что каркас здания, выполненный из сосны (доски сечением 50×150 мм), имел начальную влажность в момент строительства W = 29,3 %. При переходе в равновесное состояние влажности элементы каркаса дали усушку по ширине 4,4 мм, по толщине 2,05 мм. Это привело к образованию зазоров между утеплителем и стойками каркаса, что увеличило расчетный тепловой поток с 21,79 до 65,36 Вт/м2. Изменение сечения проема под утеплитель на 4,4 мм не является критичной величиной при использовании в качестве утеплителя материала, обладающего высокой упругостью. В случаях использования материалов, имеющих ограниченные показатели упругости и неспособных компенсировать суммарную усушку стоек каркаса, произойдет разрыв сплошности теплоизолирующей оболочки ограждающей конструкции с формированием факторов разрушения каркаса и утеплителя, снижения теплотехнических показателей объекта строительства. Выводы. При применении в деревянном каркасном домостроении утеплителя, имеющего недостаточные показатели упругости, материал каркаса должен обеспечить стабильные геометрические размеры без их значительных колебаний. Это можно достичь путем применения пиломатериалов камеральной сушки либо проведением работ по утеплению после достижения материалом каркаса равновесной влажности и стабилизации его размеров. Применение шахматного расположения стоек каркаса позволяет (даже в случае строительства из пиломатериалов повышенной влажности) получить тепловой поток 27,06 Вт/м2.

Introduction. Enhancing frame housing construction technologies is a crucial objective, the resolution of which facilitates the reduction of construction and operational expenses for buildings and structures. The aim of research is to enhance the thermal efficiency of the enclosing frame structure by using wood-mineral composite as an infill material. In our research, we aim to determine how the moisture content and shrinkage degree of lumber affect the geometric dimensions of frame parts. Additionally, we evaluate the heat flow of the frame enclosing structure using simulation modeling techniques. The subject of the study is a residential construction project that uses frame technology. Materials and methods. We conducted direct assessments of shrinkage, moisture content, thermal conductivity, and a simulation experiment to ascertain heat movement. Research outcomes. During construction, the pine (boards with a cross-section of 50 to 150 mm) building frame showed an initial moisture content of W = 29.3 %. Upon reaching a level of humidity balance, the frame elements exhibited a width reduction of 4.4 mm and a thickness reduction of 2.05 mm. This led to the emergence of voids between the insulation and the frame posts, which elevated the projected heat flow from 21.79 to 65.36 W/m2. A 4.4 mm variation in the insulation opening's section is not a critical measurement when employing a highly elastic material for insulation. Employing materials with restricted elasticity, which cannot accommodate the complete shrinkage of the frame posts, compromises the integrity of the heat-insulating shell of the enclosing structure, leading to factors that undermine the frame and insulation, thereby diminishing the thermal efficiency of construction. Conclusions. In wooden frame home construction, the insulation must possess adequate flexibility to ensure that the frame material maintains constant geometric proportions without substantial variations. This can be achieved by using chamber-dried lumber or by doing insulation work once the frame material has attained equilibrium moisture content and stabilised its dimensions. A staggered arrangement of frame posts enables a heat flow of 27.06 W/m2, even when using high-moisture lumber.