Введение новых, более жестких, нормативов по энергосбережению вызвало необходимость полного пересмотра принципов проектирования и строительства домов, потому что применение стандартных для России строительных материалов и технических решений не обеспечивает требуемое по современным нормам термическое сопротивление наружных ограждающих конструкций зданий.
В новом строительстве все большее распространение получают трехслойные конструкции стен, в которых предусмотрено применение эффективных утеплителей в качестве среднего слоя между несущей или самонесущей стеной и защитно-декоративной облицовкой.
Рациональным и эффективным способом повышения теплозащиты эксплуатируемых зданий является дополнительное наружное утепление их ограждающих конструкций.
Существующие варианты утепления зданий отличаются как конструктивными решениями, так и используемыми в конструкциях материалами.
Физико-технические свойства используемых теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, возможность ремонта в процессе эксплуатации и в значительной степени определяют сравнительную технико-экономическую эффективность различных вариантов утепления зданий.
Теплоизоляционные материалы в конструкциях утепления зданий должны соответствовать требованиям пожарной безопасности, иметь гигиенические сертификаты, не выделять токсичные вещества в процессе эксплуатации и при горении.
Основные характеристики теплоизоляционных материалов
Основной характеристикой является теплопроводность.
Коэффициент теплопроводности λ — характеризует теплопроводность материала, он равен количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 10C. Измеряется в Вт/(м*К) или Вт/(м*С).
Теплопроводность зависит от влажности материала (вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух, то есть материал не будет выполнять свою теплоизолирующую функцию, если он мокрый) и его температуры., химического состава материала, структуры, пористости.
Пористость — доля объема пор в общем объеме материала. Для теплоизоляции пористость начинается от 50 % и до 90…98 % (например, у ячеистых пластмасс).
Энергоэффективные материалы ограждающих конструкций
... значение отводится повышению теплозащиты ограждающих конструкций зданий. В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они ... любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной ...
Она определяет основные свойства теплоизоляции: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и др. Важно равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор. Поры бывают открытые, закрытые, крупные, мелкие.
Кроме этого, важны и другие характеристики :
Плотность — отношение массы материала к занимаемому ним объему, кг/м3 .
Паропроницаемость — величина, численно равная количеству водяного пара в миллиграмах, которое проходит за 1 час через слой материала площадью 1 кв м и толщиной 1 м при условии, что температура воздуха у противоположных сторон слоя одинакова, а разность парциального давления водяного пара равняется 1 Па.
Влажность — содержание влаги в материале.
Очень важной характеристикой является сорбционная влажность (равновесная гигроскопическая влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха)
Водопоглощение — это способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при прямом контакте с водой. Определяется количеством воды, поглощаемым материалом с нормальной влажностью когда он находиться в воде, к массе сухого материала.
Значительно снизить водопоглощение минеральной ваты помогает гидрофобизация ( вводят специальные добавки, отталкивающие влагу)
Биостойкость — способность материала противостоять действию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых. Микроорганизмы живут там, где есть влага, поэтому для повышения биостойкости теплоизоляция должна быть водостойкой.
Огнестойкость — способность конструкций в течение определенного времени выдерживать без разрушения воздействие высоких температур.
Показатели пожарной безопасности — горючесть (Г), воспламеняемость (В), распространение пламени на поверхности (РП), дымообразующая способность (Д) и токсичность продуктов горения (Т).
Прочность – предел прочности при сжатии колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Если прочность при сжатии выше 5 МПа, то материалы называют теплоизоляционно-
Предел прочности при изгибе (показатель для плит, скорлуп, сегментов) и предел прочности при растяжении (для матов, войлока и т. п.) нужны для того, чтобы определить достаточна ли прочность для сохранности материала при транспортировании, складировании, монтаже.
Температуростойкость – это температура, выше которой материал изменяет свою структуру, теряет механическую прочность и разрушается, а органические материалы могут загораться.
Теплоемкость – это количество теплоты, аккумулированное теплоизоляцией, кДж/(кг°С).
Важная характеристика в условиях частых теплосмен.
Морозостойкость – способность выдерживать многоразовое изменение температур от стадии замораживания до стадии оттаивания попеременно, без видимых признаков нарушения
Эксплуатационные факторы.
На долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов в конструкциях утепления зданий влияют многие эксплуатационные факторы, включая:
Подпорные стенки. Материалы, конструкции и технология их возведения
... Конструкции подпорной стенки состоит из водоотвод; дренаж (водоотвод, необходимый для усиления прочности стенки); фундамент ... материалах подпорных стенок. Исходя из цели исследования, были сформулированы обзор истории развития подпорных стенок; описание функций подпорных стен, их классификация; обзор методов проектирования подпорных стен и требований к материалам; подробный анализ данного материала; ...
- знакопеременный температурно-
влажностный режим теплоизоляционных конструкций; - возможность капиллярного и диффузионного увлажнения
теплоизоляционного материала в конструкции; - воздействие ветровых нагрузок;
- механические нагрузки от собственного веса в
конструкциях стен и нагрузки при перемещении людей в конструкциях крыш и перекрытий.
Требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам.
С учетом указанных факторов теплоизоляционные материалы для утепления зданий должны отвечать следующим основным требованиям:
- теплоизоляционный материал должен обеспечивать требуемое сопротивление теплопередаче
при возможно минимальной толщине конструкции, что достигается применением материалов с расчетным коэффициентом теплопроводности — 0,04-0,06 Вт/(м2•К); - паропроницаемость материала должна иметь значения, исключающие возможность накопления влаги в конструкции в процессе ее эксплуатации;
- плотность теплоизоляционных материалов для утепления
зданий ограничивается допустимыми нагрузками на несущие конструкции; - прочность материала;
- морозостойкость;
- гидрофобность и водостойкость;
- биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.
Для теплоизоляционных материалов из стеклянного волокна, применяемых в наружных ограждающих конструкциях зданий, особенно важным является показатель водостойкости. Учитывая возможность периодического увлажнения теплоизоляционных материалов в конструкции, показатель водостойкости в значительной степени определяет их долговечность.
Водостойкость стеклянных волокон существенно зависит от химического состава и диаметра волокна. Увеличение содержания щелочных окислов и уменьшение диаметра волокна приводит к снижению водостойкости материала. Предотвращение конденсации паров воды в конструкции достигается конструктивными решениями, а именно соответствующим расположением слоев материалов с различной паропроницаемостью и введением при необходимости дополнительных паровых барьеров, предотвращающих или ограничивающих конденсацию. В качестве барьеров рекомендуется использовать специальные материалы — паро- и гидроизоляционные пленки. Это необходимо для того, чтобы избежать проникновения водяных паров в утеплитель (пароизоляция УНИФОЛ Н), а также обеспечить вывод из утеплителя возможных накопившихся водяных паров и не допустить попадания влаги (гидроизоляция ТАЙВЕК).
Дело в том, что при попадании влаги в утеплитель резко ухудшаются его теплоизолирующие свойства и сокращается срок службы.
Гидроизоляция ТАЙВЕК одновременно служит и ветрозащитой, т. е. предохраняет от конвективного переноса тепла (продувания).
Толщина утеплителя выбирается на этапе проектирования, исходя из полученных значений теплового расчета по новым нормам для каждого конкретного объекта утепления.
Далее более подробно остановимся на отдельных наиболее широко применяемых теплоизоляционных материалах в строительстве.
Виды утеплителей.
Теплоизоляционные материалы
... В - повышенной теплопроводности -от 0,115 до 0,175 Вт/(м.°С). По назначению теплоизоляционные материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно-монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов). Теплоизоляционные материалы ...
- Изделия на основе минерального волокна.
Минеральная вата – волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый в результате расплава горных базальтовых пород при температуре около 15000°C. Основные достоинства минераловатной изоляции – негорючесть (материал выдерживает температуру до 10000°C, не плавясь), высокая теплоизолирующая способность, хорошая паропроницаемость (влага испаряется, не скапливаясь в толще утеплителя), устойчивость к температурным колебаниям и воздействию воды (для повышения водоотталкивающих свойств применяются гидрофобизаторы), абсолютная экологичность .
Еще одно достоинство таких материалов – незначительная усадка и, соответственно, сохранение изначальных геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации постройки (температурные деформации также практически отсутствуют).
Благодаря этому удается избежать появления «мостиков холода», неизбежно возникающих в местах стыков в случае подвижек изоляционных плит.
Применение минеральной ваты позволяет обеспечить не только сохранение в доме тепла, но еще и качественную звукоизоляцию помещений. Материал значительно снижает риск возникновения стоячих звуковых волн внутри ограждающей конструкции, тем самым улучшая изоляцию от воздушного шума. Кроме того, звукопоглощающие свойства ваты значительно ускоряют «затухание» акустических волн.
Наконец, минераловатный утеплитель необычайно прост в монтаже. Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные – ножовкой. Удобна и форма готовых изделий: к потребителю вата поступает в виде эластичных или жестких плит (в зависимости от сферы применения) либо прошивных матов.
Минераловатные теплоизоляционные изделия применются в системах наружного утепления «мокрого» типа, в качестве теплоизоляционного слоя в навесных вентилируемых фасадах и фасадах со штукатурным покрытием, а также для теплоизоляции скатных и плоских кровель. Ведущим российским производителем теплоизоляционных материалов из минеральной ваты является ЗАО «Минеральная вата». Кроме того, подобную продукцию предлагают челябинский завод «АКСИ» (с 2003 года входит в состав компании «ТехноНИКОЛЬ»), колпинская фирма «Изотек» и др. На рынке широкое распространение получили также материалы зарубежных производителей: Paroc (Финляндия), Rockwool (Дания) и др.
Утеплитель на основе минерального (базальтового) волокна представляет собой материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей. Он обладает механической и химической стойкостью, является негорючим и водоотталкивающим, имеет хорошие изолирующие свойства в широком температурном диапазоне.
- Изделия на основе стекловолокна. На сегодняшний день утеплители на основе стекловолокна являются наиболее универсальными как по цене, так и по своим теплоизоляционным свойствам. Стекловолокно изготовляется следующим образом. Сырье – кварцевый песок – подается пневмотранспортером в плавильную газовую печь, где плавится при температуре 1500°С, превращаясь в жидкое стекло. Затем эта масса попадает в чаши центрифуговальной машины, действующей по принципу распылителя.
Чаши, имеющие множество отверстий диаметром 4–5 микрон, вращаются с огромной скоростью. За счет центробежной силы жидкое стекло вылетает сквозь отверстия и преобразуется в стеклянные волокна. На них набрызгиваются связующие и масла, способствующие укреплению структуры материала и склеиванию его мельчайших частиц. Затем на транспортере вата попадает в камеру полимеризации, где обрабатывается горячим воздухом при 200–230°С.
Природные каменные материалы и изделия
... производстве искусственных каменных материалов -- кирпича, стекла, изделий из бетонов и растворов. Изучение свойств природных каменных материалов существенно ... породы отличаются сланцеватой структурой. Породообразующие минералы , Строительные Отличительными показателями минералов служат их химический ... и состоит из тончайших, очень прочных волокон. Перечисленные минералы входят преимущественно в ...
Последний этап, необходимый для получения требуемых качеств – обработка материала в печи. После нее готовую стекловату режут по заданным размерам. Дополнительно поверхность утеплителя может в процессе производства оклеиваться различными материалами, придающими стекловолокну те или иные свойства, как то: алюминиевая фольга, стеклохолст, нетканые материалы и т.д. (к примеру, покрытие из фольги позволяет использовать материал для изоляции перекрытий подвалов, так как фольга выполняет функцию ветрозащиты) (рис.1).
Стекловолокно, в отличие от минеральной ваты – довольно упругий материал. Длина его волокон – около 15 см, в то время как длина каменного волокна обычно не превышает 1,5 см. Повышенная упругость стекловолокна позволяет транспортировать его в рулонах на значительные расстояния, без особого труда складировать на стройплощадках – при вскрытии упаковки материал быстро возвращается к исходным параметрам.
Теплоизоляционные материалы из стекловолокна – неплохие звукоизоляторы, так как имеют волокнистую структуру и хорошо поглощают звук. Кроме того, они обладают высокой химической стойкость, негигроскопичны. Благодаря обработке специальными составами, теплоизоляция из стекловолокна отпугивает вредителей, а на ее поверхности никогда не образуется плесень.
Теплоизоляционные изделия из стекловолокна применяются, в основном, при утеплении так называемых ненагруженных конструкций (скатные кровли, навесные вентилируемые фасады и т. д.).
Еще их используют при устройстве полов по лагам, потолков подвалов, перекрытий, внутренних перегородок. В силу высокой сжимаемости и упругости стекловолоконная теплоизоляция особенно удобна при утеплении труднодоступных мест, узлов сопряжения элементов конструкций.
