Теплоизоляция стен, кровли, фасада и теплоизоляционные материалы (Общие сведения и класификация)

 

Теплоизоляция стен, кровли, фасада и теплоизоляционные материалы (Общие сведения и класификация)  

 

Теплоизоляция - защита зданий, тепловых промышленных установок (или отдельных их узлов), холодильных камер, трубопроводов и прочего от нежелательного теплового обмена с окружающей средой. Так, например, в строительстве и теплоэнергетике теплоизоляция необходима для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, в холодильной и криогенной технике - для защиты аппаратуры от притока тепла извне. Теплоизоляция обеспечивается устройством специальных ограждений, выполняемых из теплоизоляционных материалов (в виде оболочек, покрытий и т. п.) и затрудняющих теплопередачу.

Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных промышленных установок, аппаратуры, трубопроводов, холодильников и транспортных средств. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость(70-98 %) и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность (коэффициент теплопроводности не более 0,2 Вт/(м °С)).

 

Задача теплоизоляции зданий - снизить потери тепла в холодный период года и обеспечить относительное постоянство температуры в помещениях в течение суток при колебаниях температуры наружного воздуха. Применяя для теплоизоляции эффективные теплоизоляционные материалы, можно существенно уменьшить толщину и снизить массу ограждающих конструкций и таким образом сократить расход основных стройматериалов (кирпича, древесины, стали и  др.) и увеличить допустимые размеры сборных элементов.

В тепловых промышленных установках (промышленных печах, котлах, автоклавах и т. п.) теплоизоляция обеспечивает значительную экономию топлива, способствует увеличению мощности тепловых агрегатов и повышению их КПД, интенсификации технологических процессов, снижению расхода основных материалов. Экономическую эффективность теплоизоляции в промышленности часто оценивают коэффициентом сбережения тепла h = (Q1 - Q2)/Q1 (где Q1 - потери тепла установкой без теплоизоляции, а Q2 - c теплоизоляцией). Теплоизоляция промышленных установок, работающих при высоких температурах, способствует также созданию нормальных санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала в горячих цехах и предотвращению производственного травматизма. Большое значение имеет теплоизоляция в холодильной технике, так как охлаждение холодильных агрегатов и машин связано со значительными энергозатратами.

 

Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания. Теплоизоляция является очень эффективным способом уменьшения потребности в отоплении и соответственно приводит к уменьшению СО2 в атмосфере и, так называемого, парникового эффекта, что доказано исследованиями.

Исследования показывают, что, например, в европейских странах можно было бы уменьшить выбросы СО2 на 50 %, если бы во всех отапливаемых зданиях соблюдались требования по теплоизоляции. По мере сокращения выбросов СО2 одновременно резко уменьшается выделение в атмосферу SO2 и NO2, что снижает объем кислотных дождей. На примере Германии: ежегодно в атмосферу при сжигании энергоносителей для отопления домов уходит 0,5 млрд тонн СО2.

Различные исследования были проведены EURIMA (Европейской Ассоциацией производителей изоляционных материалов) в разных уголках Европы. Они убедительно показали, что загрязнения окружающей среды большой мере можно избежать, развивая технологию изоляционных процессов. В Европе общее количество выбросов СО2 составляет 3000 млн тонн в год. С применением теплоизоляции количество выбросов уменьшается на 10 %, что составляет 300 млн тонн в год. Одновременно сокращаются выбросы двуокиси серы, нитратов и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных осадков.

Исследования, проведенные в Англии, показали, что если в расчете на квадратный метр строительной площади использовать 50 мм изоляционных материалов, то через 50 лет содержание СО2 в атмосфере сократится на 1 тонну. Выгода оказывается значительной, если принимать во внимание весь объем жилой площади и те преимущества, которые влечет за собой повышенная комфортность жилых и производственных помещений.

По данным кафедры строительных материалов МГСУ на отопление зданий ежегодно расходуется 240 млн тонн условного топлива, что составляет около 20 % от общего расхода энергоресурсов в России. Эффективное снижение расхода энергии на отопление возможно лишь при комплексном подходе к решению этой проблемы. Энергопотери начинаются уже при подаче тепла с ТЭС потребителям. В настоящее время эти потери оцениваются в 15-16 % от отпускаемой потребителям энергии, что соответствует 60 млн тонн условного топлива в год. В странах Европы этот показатель в 1,5-2 раза ниже за счёт более эффективной теплоизоляции трубопроводов. В частности, там широко применяется один из самых эффективных видов конструкции теплопроводов - бесканальная прокладка трубами, изолированными жёстким пенополиуретаном.

Теплопотери в самом здании складываются из теплопотерь через ограждающие конструкции, чердачные перекрытия, окна и вентиляционную систему.

Распределение теплопотерь через различные элементы здания при нормированных тепловых сопротивлениях

Теплопотери в самом здании складываются из теплопотерь через ограждающие конструкции, чердачные перекрытия, окна и вентиляционную систему

 

Основной путь снижения энергозатрат на отопление зданий лежит в повышении термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплоизоляционных материалов. Подсчитано, что 1 куб.м теплоизоляции обеспечивает экономию 1,4-1,6 т условного топлива в год. Значимость этого пути экономии топливно-энергетических ресурсов оценили промышленно развитые страны (США, Швеция, Финляндия и др.), в которых объём выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5-7 раз выше, чем в России.

Страна

Объем выпуска теплоизоляционных материалов, м3 на 1000 жителей

США

500

Швеция

600

Финляндия

420

Россия

90

 

Теплоизоляционные материалы являются, в основном, местными строительными материалами. Их невыгодно перевозить на дальние расстояния, так как вследствие их малой средней плотности не используется полностью грузоподъемность транспортных средств. Например, в вагоне с грузоподъемностью 60 тонн можно перевозить не более 10 тонн минераловатных плит.

 

Классификация утеплителей

При выборе материала для устройства теплоизоляции здания обычно учитывают следующие параметры: теплостойкость, морозостойкость, водопоглощение, паропроницаемость, теплоемкость, прочность, акустические свойства, огнестойкость и химическую стойкость. По структуре материалы делятся на волокнистые, ячеистые и зернистые.

ГОСТ 16381-77 классифицирует теплоизоляционные материалы по их плотности, жесткости и теплопроводности.

По средней плотности

 В отличие от многих других строительных материалов марка теплоизоляционного материала устанавливается не по показателю прочности, а по величине средней плотности, которая выражается в кг/куб. м. По этому показателю теплоизоляционные материалы делят на следующие марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600. Марка теплоизоляционного материала представляет собой верхний предел его средней плотности (например, изделия марки 100 могут иметь среднюю плотность равную 75-100 кг/куб. м).

Материалы

Плотность, кг/м3

Особо низкой плотности

15,25,35,50,75

Низкой плотности

100,125,150,175

Средней плотности

200,225,250,300,350

Плотные

400,450,500,600

 

По жесткости

Материалы

Величина относительного сжатия, %

Мягкие

< 30

Полужесткие

от 6 до 30

Жесткие

до 6

Повышенной жесткости

до 10 под давлением 40 Н/см2

Твердые

до 10 под давлением 100 Н/см2

 

По теплопроводности

Материалы

Коэффициент теплопроводности при 25 °C, Вт/(м*°C)

Низкой теплопроводности (класс А)

0,6

Средней теплопроводности (класс Б)

от 0, 6 до 0.115

Повышенной теплопроводности (класс В)

от 0,115 до 0,175

 

По форме выпуска применяемые изделия можно сгруппировать по следующим разновидностям:

§         минеральные и неминеральные ваты (на стеклянной, каменной, целлюлозной основах) в виде матов и плит;

§         блоки теплоизоляционные;

§         тонколистовые теплоизоляторы;

§         трубная теплоизоляция;

§         ленты, шнуры, профили уплотнительные;

§         вспенивающиеся герметики;

§         засыпки;

§         асбестовые материалы.

 

По виду основного сырья теплоизоляционные материалы подразделяют на органические, неорганические и смешанные.

К органическим относят прежде всего материалы, получаемые переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственных отходов (соломит, камышит и др.), торфа (торфоплиты) и другого местного органического сырья. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо- и биостойкостью. Указанных недостатков лишены так называемые газонаполненные пластмассы (пенопласты, поропласты, сотопласты и др.) - высокоэффективные органические материалы с объёмной массой от 10 до 100 кг/м3.

Характерная особенность большинства органических теплоизоляционных материалов - низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не свыше 150 °С.

Более огнестойки материалы смешанного состава (фибролит, арболит и др.), получаемые из смеси минерального вяжущего вещества и органического наполнителя (древесные стружки, опилки и т. п.).

Неорганические (минеральные) теплоизоляционные материалы - минеральная вата и изделия из неё (среди последних весьма перспективны минераловатные плиты - твёрдые и повышенной жёсткости), лёгкие и ячеистые бетоны (главным образом газобетон и пенобетон), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических (главным образом доменных) шлаков в стекловидное волокно. Объёмная масса изделий из минеральной ваты 75-350 кг/м3.

Неорганические теплоизоляционные материалы, используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестково- кремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита). Для изоляции промышленного оборудования и установок, работающих при температурах выше 1000 °С (например, металлургических, нагревательных и других печей, топок, котлов и т. д.), применяют так называемые легковесные огнеупоры, изготовляемые из огнеупорных глин или высокоогнеупорных окислов в виде штучных изделий (кирпичей, блоков различного профиля); перспективно также использование волокнистых теплоизоляционных материалов из огнеупорных волокон и минеральных вяжущих веществ (коэффициент их теплопроводности при высоких температурах в 1,5-2 раза ниже, чем у традиционных, имеющих ячеистое строение).

 

По способу порообразования теплоизоляционные материалы делят на следующие виды:

§                     материалы с волокнистым каркасом;

§                     вспученные материалы;

§                     вспененные материалы;

§                     материалы с пористым заполнителем;

§                     материалы с выгорающими добавками;

§                     материалы с пространственным каркасом.

Классификация теплоизоляционных материалов в зависимости от способа порообразавания, структуры, формы и внешнего вида, с указанием основных видов данных материалов для минеральных и для органических представлены в таблицах:

 

Минеральные теплоизоляционные материалы

Материалы с волокнистым каркасом

сыпучие

рыхлая комовая минеральная и стеклянная вата;

гранулированная минеральная и стеклянная вата;

сухие смеси на основе распущенного асбеста и минерального стекловолокна

мягкие

минераловатные, стекловатные маты;

асбопухшнур

жесткие

минераловатные, стекловатные плиты;

асбестоцементные плиты;

вулканит; шевелин; совелин

Вспученные материалы

сыпучие

верикулит; перлит; шунгезит;

сухие смеси на их основе;

гранулы ячеистого стекла; стеклопор

жесткие

газобетон; газосиликат; ячеистое пеностекло

Вспененные материалы

пенобетон; пеносиликат;

пенодиамитовые;

пеноасбест; пеношамот

Материалы с пористым заполнителем

перлитовые; вермикулитовые; шунгизитовые

Материалы с выгорающим каркасом

диамитовые; трепельные

Материалы с пространственным каркасом

сотопласты

 

 

Органические теплоизоляционные материалы

Материалы с волокнистым каркасом

сыпучие

эковата

мягкие

войлок синтетический; синтепон; войлок натуральный; древесноволокнистые

жесткие

древесноволокнистые; древесностружечные; фибролит; торфоизоляционные плиты; камышит; соломит; льнокостричные

Вспученные материалы

сыпучие

гранулированный пенополистирол

мягкие

пенополивинилхлорид; пенополиуретан

жесткие

пенополивинилхлорид; пенополиуретан; фенольноформальдегидный поропласт;

кремнийорганический поропласт

Вспененные материалы

мипора; пенополиуретан; пенопласт; пенополиэтилен; пенорезиновые

Материалы с пористым заполнителем

пробковые; пенополистирол; бетоин

Материалы с пространственным каркасом

сотопласты

 

По горючести теплоизоляционные материалы подразделяются как строительные материалы согласно 5 главе CНиП 21-01-97:

5 ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.1 Пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций, помещений, зданий, элементов и частей зданий основывается на их разделении по свойствам, способствующим возникновению опасных факторов пожара и его развитию, - пожарной опасности, и по свойствам сопротивляемости воздействию пожара и распространению его опасных факторов - огнестойкости.

5.2 Пожарно-техническая классификация предназначается для установления необходимых требований по противопожарной защите конструкций, помещений, зданий, элементов и частей зданий в зависимости от их огнестойкости и (или) пожарной опасности.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

5.3 Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью.

Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

5.4 Строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

Г1 (слабогорючие);

Г2 (умеренногорючие);

Г3 (нормальногорючие);

Г4 (сильногорючие).

Горючесть и группы строительных материалов по горючести устанавливают по ГОСТ 30244.

Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

5.5 Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы:

В1 (трудновоспламеняемые);

В2 (умеренновоспламеняемые);

В3 (легковоспламеняемые).

Группы строительных материалов по воспламеняемости устанавливают по ГОСТ 30402.

5.6 Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:

РП1 (нераспространяющие);

РП2 (слабораспространяющие);

РП3 (умереннораспространяющие);

РП4 (сильнораспространяющие).

Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов, в том числе ковровых покрытий, по ГОСТ 30444 (ГОСТ Р 51032-97).

Для других строительных материалов группа распространения пламени по поверхности не определяется и не нормируется.

5.7 Горючие строительные материалы по дымообразующей способности подразделяются на три группы:

Д1 (с малой дымообразующей способностью);

Д2 (с умеренной дымообразующей способностью);

Д3 (с высокой дымообразующей способностью).

Группы строительных материалов по дымообразующей способности устанавливают по 2.14.2 и 4.18 ГОСТ 12.1.044.

5.8 Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы:

Т1 (малоопасные);

Т2 (умеренноопасные);

Т3 (высокоопасные);

Т4 (чрезвычайно опасные).

Группы строительных материалов по токсичности продуктов горения устанавливают по 2.16.2 и 4.20 ГОСТ 12.1.044.

 

Цитаты:

     А которая женка или девка рукодельна, так той указать дело: рубашку сшить или вышить убрус да выткать, или шить на пяльцах золотом и шелками - какую из них чему научили, да и это все и доглядеть, и заметить.      И каждой бы мастерице сама хозяйка отвесила и отмерила пряжи и шелка, золотой и серебряной ткани, и тафты и камчи, и рассчитать, и указать, сколько чего надобно и сколько чего дать, и выкроить и примерить - самой знать всякое рукоделие. Малых же девок учить, какая к чему пригодна, а замужним женкам, которые черную работу делают, избу топят и хлебы пекут, и белье стирают, -тем дают лен прясть, на себя да на мужа и на детей. Одинокая женка и девка на хозяина лен прядет, а очески льна - на себя, или как придется. Да ведала бы всем хозяйка сама, которой из них какое дать дело, сколько дать чего и сколько чего взять, и сколько чего кто сделает за день, много ли мало, и сколько из чего получится, - все бы знала сама, и было бы все у нее на счету.

«Домострой» — памятник русской литературы, литературное произведение в жанре «поучения», сборник правил, советов и наставлений.