Естественными источниками получения тепловой энергии за последние столетия являются органические и минеральные природные материалы: нефть, газ и уголь. Данные материалы являются стратегическим фактором, так как их запасы постепенно истощаются. В нашей стране до 40 % добываемых источников энергии расходуется на отопление зданий гражданского и промышленного назначения.
Важнейшим условием уменьшения этой цифры является снижение тепло потерь через ограждающие стеновые конструкции в процессе их эксплуатации в различных географических районах страны [1].
На данный момент первоочередной задачей является улучшение свойств строительных конструкций, для повышения ресурсо и энерго сбережения как при строительстве [2], так и при эксплуатации. [3]
В связи с необходимостью правильного расходования топливно-энергетических ресурсов повышаются требования к тепловому сопротивлению ограждений.
Можно выделить различные способы повышения сопротивления теплопередаче современных стеновых материалов:
- применение крупнопористого бетона (гипсокартон);
- снижение плотности заполнителей, используемых для изготовления стеновых блоков и панелей;
- применение многослойных ограждающих конструкций, включающих конструкционные и теплозащитные слои;
- увеличение толщины ограждений (хотя, это приводит к повышению их материалоемкости);
- поризация легкобетонной смеси (требует наличия воздухововлекаемых добавок);
- использование в качестве заполнителя эффективных материалов (пенополистирол, перлит).
Все вышеперечисленные способы применяются в современном строительном производстве, которое требует создания новых высокопрочных и легких строительных изделий и конструкций.
Изготовление данных изделий и конструкций напрямую связано с использованием новых легких материалов и отработкой их структуры, основанной на возросших требованиях к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций.
Главными достоинствами утепления ограждающих стеновых конструкций методом напыления пенополиуретана (ППУ) является:
- небольшой вес теплоизоляции,
- отсутствие швов (щелей),
- отсутствие мостиков холода,
- большой срок эксплуатации до 50 лет),
- сроки выполнения работ в 10–15 раз быстрее).
Основным условием сохранения теплозащитных свойств теплоизоляционных материалов является его сухое состояние. Это объясняется значительным увеличением коэффициента теплопроводности материала при его увлажнении. Так, например, при увлажнении только на 1 % керамзитобетона его коэффициент теплопроводности увеличивается на 20 %.
Стена, впитавшая влагу, теряет свои теплозащитные свойства до 80 %. Следствием является повышенное энергопотребление зданием, промерзание конструкций и появление на её внутренней поверхности чёрной плесени с отслоением отделочных материалов.
Физическое старение ограждающих конструкций зданий сопровождается повреждением поверхностных слоёв. Атмосферные осадки, проникая в тело стены из бетона или кирпича, замерзая, увеличиваются в объёме и разрушают их поверхностный слой. Этот процесс имеет необратимый характер во времени.
Одновременно физическое старение сопровождается химическим. Вода по капиллярной системе материала переносит агрессивные реагенты, обильно содержащиеся в городских «кислотных дождях», внутрь ограждающей конструкции и вызывают коррозионное разрушение бетона и кирпича.
Интенсификация физических и химических разрушений наблюдается в промышленных регионах страны, где здания эксплуатируются в агрессивных и сложных гидрогеологических условиях.
В нашей стране только в жилищно-коммунальном хозяйстве можно ежегодно экономить до 110млн.т. условного топлива за счёт использования современных энергосберегающих технологий.
Уменьшение энергопотребления позволяет одновременно улучшить физическое состояние воздушной атмосферы. Выбросы газов от сжигания органических и неорганических источников тепла вызывает «парниковый эффект» в атмосфере Земли, в результате которого в последнее время наблюдается повышенное количество природных потрясений. Стремительный прирост парниковых газов во многом зависит от теплопотребления зданий. По оценкам учёных на их образование расходуется до половины генерируемой энергии. По расчётам специалистов Международного энергетического агентства (МЭА) ввод энергосберегающих технологий может привести к сокращению этих выбросов до 45 %.
Для защиты поверхности ограждающих конструкций из различных материалов от увлажнения в России всё большее применение находят эффективные гидрофобизаторы класса Пента: Пента-811, Пента-814, Пента-820 и Пента-824. Каждый из этих составов эффективен для различных материалов.
Сущность защитного эффекта жидкостей Пента заключается в адсорбции, карбонизации и конденсации в слабощелочной среде с образованием гидрофобной защиты на молекулярном уровне на стенках капилляров. Это препятствует проникновению влаги в защищаемую конструкцию и не мешает материалу ограждающей конструкции «дышать».
Для поверхностной гидрофобизации кирпича, шифера, известняка и пористых бетонов используется Пента-811, для белокаменных ограждающих конструкций и цоколей зданий — Пента-814, для ограждений из бетона — Пента 820 и Пента-824.
Гидрофобные растворы приготовляются на основе воды и уайт-спирита. Водные составы наносятся на поверхность конструкции, влажность которой ниже 15 %, а составы на уайт-спирите — ниже 6 %.
Поверхностная гидрофибизация бетона (цементно-песчаного раствора) снижает водопоглощение материала в 4 раза и одновременно повышает в 2 раза его морозостойкость.
В таблице 1приведён расход гидрофобизатора Пента-811 на 1м2 поверхности строительного материала.
Таблица 1
|
Материал |
Разбавление водой V Пента-811: V воды |
Расход концентрата Пента-811 на 1м2 поверхности строительного материала, г |
|
Известняк, ракушечник |
1:12 |
50–100 |
|
Кирпич керамический |
1:20 |
65–80 |
|
Плотные бетоны (марки от 500 и выше) |
1:10 |
20–30 |
|
Бетоны (марки 300–400) |
1:12 |
30–60 |
|
Керамзитобетон |
1:20 |
40–80 |
|
Шифер |
1:20 |
50–70 |
|
Цементно-стружечная панель |
1:20 |
50–80 |
|
Газобетон, пенобетон |
1:20 |
80–100 |
|
Гипс, гипсокартон |
1:15 |
50–80 |
Эффективность гидрофобизации снижается при наличии в бетонных конструкциях сквозных трещин с шириной раскрытия более 0,2 мм. Для восстановления качества гидрозащиты используются инъекционные составы в виде полиизоцианатных композиций, например Лукар-ОП и Лукар-5, а также полимеррастворы, адгезирующие к влажному бетону и расширяющиеся в процессе полимеризации.
Растворы Пента не изменяют структуру и внешний вид обработанных фасадных стеновых конструкций. Они экономичны, пожаро — и взрывобезопасны.
Неорганические и органические теплоизоляционные материалы и изделия. К неорганическим теплоизоляционным материалам относят штучные, рулонные, шнуровые, рыхлые материалы и изделия с волокнистой и ячеистой структурой, предназначенные для утепления, главным образом, ограждающих конструкций и сооружений. В строительной практике используют маты минераловатные прошивные или на металлической сетке; минераловатные маты на крахмальном связующем с бумажной обкладкой; полужесткие плиты на основе синтетического битумного или неорганического связующего и т. д. Для утепления и звукоизоляции ограждающих конструкций жилых зданий рекомендуется применять минераловатные плиты на синтетическом связующем по ГОСТ 9573 и ТУ 5762–010–04001485 или стекловатные плиты на синтетическом связующем по ГОСТ 10499. На российском строительном рынке в широком ассортименте присутствуют минераловатные изделия как отечественных, так и зарубежных производителей. В зависимости от применяемых технологий изготовления минераловатных изделий теплотехнические свойства материала могут отличаться в довольно широких пределах.
К примеру, минеральная вата компании Rockwool изготавливается по особой технологии со специальными добавками и связующими. Эта вата используется для изоляции строительных конструкций (стен, перекрытий, кровель, перегородок), трубопроводов и инженерных систем, а также для изготовления большой номенклатуры теплоизоляционных изделий. Применение минеральной ваты стало возможным благодаря ряду уникальных свойств, присущих теплоизоляционным материалам производства Rockwool. К таким свойствам можно отнести:
- высокие теплоизолирующие качества;
- высокую огнестойкость изолированных конструкций и негорючесть материала;
- высокую звукоизолирующую способность;
- малую деформативность и стабильность формы материала в конструкции:
- малую гигроскопичность;
- хорошую паропроницаемость;
- легкую обрабатываемость.
Основой всех ценных качеств теплоизоляции RockwooI является структура материала. Тончайшие волокна в изделиях расположены хаотично в горизонтальном и вертикальном направлениях, под различными углами друг к другу.
К органическим теплоизоляционным материалам относятся теплоизоляционные материалы на основе растительного и животного сырья. Плиты древесноволокнистые (ДВП) изготовляют путем горячего прессования равномерно размолотой древесной массы (чаще всего малоценной древесины), смешанной со связующим веществом. В качестве связующего вещества прислужат синтетические смолы. В зависимости от применяемой древесины и связующего вещества ДВП имеют различную плотность и гидрофобность, которые оказывают значительное влияние на их эксплуатационные качества. В зависимости от предела прочности на изгибе ДВП бывают четырех марок: М — мягкие, ПТ — полутвердые, Т — твердые и СТ — сверхтвердые. Твердые плиты выпускают с лакокрасочным покрытием, нанесенным в заводских условиях на лицевую поверхность. Мягкие плиты имеют большую пористость и используются в основном для изоляционных целей. Мягкие ДВП бывают трех марок: М-4; М-12; М-20. Теплоизоляционные изделия из пробки получают переработкой отходов производства пробки из коры пробкового дуба. Плиты экспанзитовые изготовляют из пробковой крупы без связующих добавок путем термической обработки спрессованных изделий при температуре 300 °С без доступа воздуха. Пробковые плиты из импрегнированные изготавливают прессованием в формах пробковой крупы с добавкой связующего и с последующей сушкой в формах. В качестве связующего для пробковых плит применяют органический клей, битум или каменноугольный лак. Теплоизоляционные материалы на основе пластмасс бывают пористые (поропласты), ячеистые или пенистые (пенопласты) и сотовые (сотопласты). Их изготавливают на основе различных полимеров и в зависимости от вида полимерной основы подразделяют на полистирольные, фенолформальдегидные, карбамидные, полиуратовые и поливинилхлоридные. Возможно изготовление пенопластов на основе совмещенных композиций, а также с использованием органических и минеральных наполнителей. Теплоизоляционные материалы на основе пластмасс обладают малой тепло- и звукопроводностью, пониженной плотностью, незначительной гигроскопичностью, достаточными прочностью и долговечностью, а также формоустойчивостью.
Литература:
1. Фадеева Г. Д. Повышение энергеэффективности жилого фонда за счёт малозатратных технологий (на примере г.Пензы) [Текст] / Г. Д. Фадеева, К. С. Паршина, Е. В. Родина // Молодой ученый. — 2013. — № 6. — С. 156–158.
2. Нежданов К. К., Кузьмишкин А. А., Гарькин И. Н. Сортамент улучшенных двутавровых профилей \\ Отраслевые аспекты технических наук 2012№ 4- Москва.изд.ИНГН, с.3–4
3. Фадеева Г. Д. Строительство малоэтажного жилья: зарубежный опыт [Текст] / Г. Д. Фадеева, К. С. Паршина, А. С. Давыдов // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 111–113.
