Введение новых, более жестких, нормативов по энергосбережению вызвало необходимость радикального пересмотра принципов проектирования и строительства зданий, так как применение традиционных 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.
На долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов в конструкциях утепления зданий влияют многие эксплуатационные факторы, включая:
- 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.
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.
Теплоизоляционные материалы из стеклянного волокна
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.
Определение прочности материалов конструкций неразрушающими методами
... скалыванием и скалывания ребра конструкции Определение прочности материала осуществляется с помощью ПОС-50МГ4 «Скол». Данный метод является наиболее точным, по сравнению с другими существующими неразрушающих методов определения прочности бетона. Метод отрыва со скалыванием ...
Водостойкость стеклянных волокон существенно зависит от химического состава и диаметра волокна. Увеличение содержания щелочных окислов и уменьшение диаметра волокна приводит к снижению водостойкости материала.
Учитывая относительно невысокую водостойкость стеклянных волокон щелочного состава, при разработке конструкций с применением теплоизоляционных материалов из стекловолокна следует предусматривать технические решения, ограничивающие деструктивное воздействие влаги на материал в процессе эксплуатации. К таким решениям относятся гидрофобизация материалов в процессе производства и применение конструктивных решений, предотвращающих или ограничивающих возможность конденсации влаги в конструкции.
За счет гидрофобизации волокнистых материалов снижается их смачиваемость, т. е. уменьшается поверхность взаимодействия волокон с капельной влагой, что приводит к повышению водостойкости и, соответственно, долговечности 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.
Основы конструирования изделий из древесины
... Новосибирск является одним из ведущих поставщиков ядерного топлива на мировые энергетические рынки. 2. Специальная часть 2.1 Техническое описание изделия, чертёж 2.2 Расчёт материалов 2.2.1 Расч ... 1 320 000 Стенка боковая 1 Форма - прямоугольная. 2 Материал основы - ДСтП. 3 Материал облицовывания пласти - шпон. 4 Материал облицовывания кромки - шпон. 5 Количество облицовываемых кромок: 1 продольная, ...
Изделия на основе стекловолокна
На сегодняшний день утеплители на основе стекловолокна являются наиболее универсальными как по цене, так и по своим теплоизоляционным свойствам. При производстве утеплителей применены современные технологии волокнообразования и высококачественные связующие, не позволяющие материалу колоться и сыпаться. Утеплители на основе стекловолокна являются гигроскопичными, т. е. впитывают влагу из воздуха и требуют надежной паро- и гидроизоляции. Представлены фирмой ISOVER (Финляндия).
Поставляются в рулонах и плитах.
Изделия на основе минерального волокна
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.
Данный вид утеплителя относится к группе несгораемых (НГ) строительных материалов (выдерживает температуру более 1000°С); является гидрофобизированным изоляционным материалом.
Наиболее известными на российском рынке являются утеплители PAROC (Финляндия) и ROCKWOOL (Россия-Дания).
Поставляется в плитах.
Пенопласт
Газонаполненными (ячеистыми) пластмассами или пенопластами принято называть органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол.
В зависимости от прочности и модуля упругости газонаполненные пластмассы подразделяются на жесткие, полужесткие и эластичные.
По виду полимера пенопласты подразделяют на термопластичные и термореактивные. В основе первых лежат полимеры с линейной структурой (полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен и др.).
В основе вторых — полимеры с пространственной структурой (фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные, полиуретановые и др.).
Специфические особенности газонаполненных пластмасс определяют техническую направленность и экономическую эффективность их применения в качестве строительной теплоизоляции. Благодаря низкой средней плотности, высоким тепло- и звукоизоляционным свойствам, повышенной удельной прочности, а также ряду ценных технологических и эксплуатационных свойств пенопласты не имеют аналогов среди традиционных строительных материалов.
Однако большинству газонаполненных пластмасс свойственны определенные недостатки, существенно ограничивающие возможность их применения: пониженные огнестойкость, теплостойкость и температуростойкость. Кроме того, процессы деструкции («старения») этих материалов, и их биостойкость в процессе длительной эксплуатации до конца не изучены.
Одним из важнейших критериев качества пенопластов является соотношение числа открытых и закрытых пор в их структуре. Физико-механические свойства улучшаются с увеличением содержания закрытых ячеек.
Преимущественно замкнутую ячеистую структуру имеют полистирольные и поливинилхлоридовые пенопласты, а также жесткие пенополиуретаны. Это предопределяет распространённость перечисленных пенопластов в качестве теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях.
Пенополистирол
Пенополистирол уже более 40 лет неизменно занимает прочное место в мире как теплоизоляционный материал для современного строительства. В Европе, Америке и Азии пенополистирол называют стиропором, по названию исходного материала, применяющегося для его производства.
Материалы и изделия из древесины
Область применения. Из древесины возводят деревянные конструкции, применяют для наружной и внутренней отделки, изготавливают композиционные материалы из отходов древесины (древесностружечные плиты ДСтП, цементно-стружечные плиты ЦСП, арболит, ксилолит и др.). Особенно широко применяют хвойную древесину (сосна, ...
Пенополистирол получают из стиропора путём вспучивания при нагревании под действием газообразователя. В результате образуются гранулы размером 5-15 мм. Иногда их используют в теплоизоляционных засыпках или в качестве лёгкого заполнителя в производстве теплоизоляционных штучных материалов с применением различных связующих (например, пенополистиролбетон).
Большей же частью гранулы пенополистирола перерабатываются в изделия (плиты, блоки, скорлупы и др.) без применения каких-либо вяжущих.
По технологии производства изделия из пенополистирола делят на два класса, существенно отличающиеся своими свойствами.
Изделия первого класса формируют путём спекания гранул друг с другом при повышенных температурах. В качестве строительной теплоизоляции наиболее распространены плиты пенополистирольные С (ППС) по ГОСТ 15588-86.
Изделия второго класса получают путем смешивания гранул полистирола при повышенных температурах с последующим введением вспенивающего агента и выдавливанием из экструдера. Эти изделия также широко применяются в строительстве и хорошо известны под названием экструдированный пенополистирол (ЭПС).
Плиты пенополистирольные (ППС)
Следует отметить, что на характеристики пенополистирола чрезвычайно сильно влияет технология его производства. Изделия с низким водопоглощением, высокими теплоизоляционными свойствами и с высокой плотностью поверхностного слоя можно получить только на самом современном технологическом оборудовании.
Качественные пенополистирольные плиты характеризуется низкой теплопроводностью (0,027-0,040 Вт/м К) и плотностью (15 — 40 кг/м3).
При этом прочность пенополистирола позволяет применять его в качестве конструктивного элемента, способного нести значительные нагрузки в течение длительного времени. Так прочность на сжатие при 10% линейной деформации составляет для различных марок 65-250 КПа. Пенополистирол отличается чрезвычайно малой гигроскопичностью (0,05…0,2%).
Водопоглощение (не более 1,5% по объёму при погружении в воду на 7 дней) настолько мало, что позволяет пренебречь влиянием на теплопроводность. Диффузия водяного пара в пенополистироле практически отсутствует.
До недавнего времени широкое применение пенополистирола в строительстве ограничивалось его горючестью. Но на сегодняшний день в строительстве применяются трудновоспламеняемые и самозатухающие марки пенополистирола, которые в России имеют обозначение ППСБ-С. Такие пенополистиролы содержат специальные добавки антипирены, подавляющие самостоятельное горение, которое, в этом случае, наблюдается только в прямом контакте с открытым пламенем. При прекращении контакта с открытым пламенем, прекращается и горение пенополистирола. Капли, образующиеся от расплава, не могут служить источником дальнейшего распространения огня.
По поводу температурной стойкости пенополистирола необходимо сказать следующее: при температуре более 100°С материал начинает медленно размягчаться и усаживаться. Но в строительных конструкциях такие температуры практически не встречаются. В то же время производство вспенивающего полистирола не стоит на месте — уже появляются марки, предназначенные для рабочих температур в 110°С.
Теплоизоляция полов
... бетонных или цементных стяжек. Теплоизоляция полов первых этажей Преимущества экструдированного пенополистирола становятся особенно очевидными при теплоизоляции укладываемых непосредственно на грунт плит первого этажа, так ... бетонной подготовки. Находясь на теплой стороне теплоизоляционных плит, мембрана служит также в качестве пароизоляционного слоя. С точки зрения строительной физики ...
Пенополистирол не может долго противостоять воздействию ультрафиолетовых лучей. В результате длительного (около двух месяцев) солнечного облучения поверхность плит коричневеет и постепенно превращается в пыль. Перед отделкой пенополистирол должен быть тщательно очищен от этой пыли.
В качестве утеплителя пенополистирольные плиты применяются:
- в системах наружного утепления «мокрого» типа;
- в системах с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции;
в системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции (слоистая кладка, трехслойные бетонные или железобетонные панели,
трехслойные «сэндвич-панели» с металлическими обшивками);
- в качестве несъёмной опалубки;
- в качестве основания под рулонные или мастичные кровли под стяжку толщиной, определяемой требованиями пожарной безопасности;
- для теплоизоляции подвалов и перекрытий.
Экструдированный пенополистирол (ЭПС)
Процесс экструдирования позволяет получить плиты с равномерной структурой, состоящей из мелких, практически полностью закрытых ячеек (пор).
Благодаря своей структуре экструдированный пенополистирол обладает целым рядом замечательных свойств, отличающих его от большинства других изоляционных материалов.
Теплопроводность материала чрезвычайно низка (менее 0,03 Вт/м·К).
Водопоглощение составляет менее 0,2 % в объёме. Низкое водопоглощение обеспечивает пренебрежимо малое изменение теплопроводности во влажных условиях, которое составляет не более 0,001-0,002 Вт/(м К).
Это позволяет с успехом применять экструдированный пенополистирол без дополнительной гидроизоляции. Коэффициентпаропроницаемости также пренебрежимо мал (в зависимости от плотности материала — менее 0,02 мг/(м.ч.Па)).
Прочностные характеристики, напротив, очень высоки и зависят от толщины и плотности плит. Прочностьна сжатие при 10% линейной деформации (по ГОСТ 17177-94), например, в зависимости от плотности лежит в пределах 0,25…0,5 МПа.
Экструдированный пенополистирол химически стоек по отношению к большинству используемых в строительстве материалов (за исключением органических растворителей, безводных кислот и бензина).
При выборе клеевых составов следует руководствоваться указаниями изготовителя относительно их пригодности для склеивания пенополистирола. Может приклеиваться горячим битумом.
Экструдированный пенополистирол морозостоек и хорошо сохраняет свои теплоизоляционные свойства. Изменение термического сопротивления после 1000 циклов замораживания-оттаивания не превышает 5%.
Благодаря добавлению антипиренов современные экструдированные пенополистиролы соответствуют пожарно-техническим характеристикам Г1 (по ГОСТ 30244-94 слабогорючий) и РП1 (по ГОСТ 51032 — 97 не распространения пламени по поверхности).
Высокие теплотехнические и прочностные характеристики экструдированного пенополистирола позволяют использовать его при решении следующих основных задач:
- изоляция «мостиков холода»;
изоляция фундамента, стен подвалов и подземных сооружений
внутренняя теплоизоляция стен
теплоизоляция фасадов зданий «мокрого» типа с последующим нанесением на теплоизоляционные плиты штукатурки или других
Теплоизоляционные материалы
... воздуха, заполняющего поры. λ = λмат + λвозд . (2) Эквивалентная теплопроводность воздушного слоя в порах материала складывается из передачи тепла теплопроводностью, конвекцией и излучением: λэкв = λт + λк + λи. ... теплоизоляции предпочтительна мелкая закрытая пористость размером не более 0,1-1 мм. Средняя плотность, кг⁄м3, определяется отношением массы материала к естественному объему материала, ...
облицовочных материалов;
- теплоизоляция зданий изнутри, с последующей отделкой сухой штукатуркой, гипсокартоном, деревянными панелями, и др.
изготовление «сэндвич-панелей»
теплоизоляция полов
устройство теплоизоляции скатных крыш
устройство эксплуатируемых крыш
Полистиролбетон
Пенополистиролбетон (по ГОСТ Р 51263-99) — это композиционный материал. Он представляет собой разновидность лёгкого бетона, наполнителем которого являются вспененные гранулы полистирола, а связующим средством — портланд-цемент.
По своему функциональному назначению пенополистиролбетон близок к ячеистым бетонам. Однако, его отличает чрезвычайно низкое водопоглощение (менее 4% в объёме), что обусловливает стабильность теплоизоляционных свойств.
Коэффициент теплопроводности зависит от плотности материала и для теплоизоляционных панелей (плотностью 150 кг/м3) составляет 0,055 Вт/м·К.
До недавнего времени широкое применение пенополистробетона ограничивалось отнесением его к группе горючести Г1 (слабогорючий материал).
Однако появление негорючих (НГ) разновидностей пенополистиролбетона (например, симпролит-пенополистиролбетона) сняло многие ограничения.
В зависимости от назначения изделия из пенополистиролбетона могут иметь плотность в интервале 150…600 кг/м3. Плотность определяет все другие физико-механические свойства. Так, например, прочность на сжатие лежит, соответственно, в интервале 0,35…2,1 МПа, а паропроницаемость — в интервале 0,135…0,068 мг/(м·ч·Па).
Изделия из пенополистиролбетона применяют в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения. Их используют также для возведения самонесущих стен и перегородок, заполнения каркасов при каркасно-монолитном домостроении.
Пенополиуретан (ППУ)
Пенополиуретан представляет собой теплоизоляционный пенопласт, получаемый из полиэфирной смолы и специальных добавок.
Пенополиуретан бывает жёсткий и мягкий (поролон).
Жёсткий выпускают в виде плит и блоков, а мягкий — в виде полотнищ и лент. Средняя плотность и теплопроводность поролона — соответственно 30-70 кг/м3 и 0,03-0,04 Вт/м·К. Жёсткие плиты имеют среднюю плотность — 60-200 кг/м3 и теплопроводность — 0,035-0,06 Вт/м·К.
Низкая теплопроводность пенополиуретана обусловлен тем, что он представляет собой однородную ячеистую пластмассу, в ячейках которой находится воздух. Пенополиуретан не впитывает влагу, не гниёт и не плесневеет.
Пенополиуретан обладает незначительным водопоглощением и гигроскопичностью, его можно использовать при достаточно высоких температурах.
Пенополиуретан применяется в конструкциях стеновых и кровельных панелей типа «сэндвич».
Различные пенополиуретановые композиции также используют в изоляционных работах непосредственно на месте производства работ. Теплоизоляционные пенополиуретановые композиции могут наноситься методом набрызга, что позволяет получить сплошную бесшовную изоляцию.
Пенополиуретановые композиции могут заливаться также в зазоры между конструктивными элементами или, в пространство между изолируемой поверхностью и лёгкой металлической передвижной опалубкой. Чтобы твердеющий пенополиуретан не сцеплялся с опалубкой, её внутреннюю поверхность покрывают синтетической плёнкой.
Теплоизоляция зданий и сооружений
... Тепловая изоляция зданий и сооружений 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 ...
Пенополиэтилен
Пенополиэтилен — не менее популярный тип утеплителя. Его теплоизоляционные качества немного ниже, чем у пенополистирола, но зато есть и ряд неоспоримых преимуществ. По водонепроницаемости, негорючести, стойкости к гниению он ничуть не уступает пенополистиролу. А вот по звукоизоляционным и прочностным характеристикам значительно его превосходит. При всем при этом стоимость пенополиэтилена на порядок ниже, чем стоимость пенопласта. Единственный недостаток — это невозможность эксплуатации в условиях высоких температур (85-90 градусов).
Фольгированная теплоизоляция
Фольгированная теплоизоляция является одной из модификаций пенополиэтилена. Разница состоит в том, что в ее состав входит алюминиевая фольга, которая надежно крепится к полиэтиленовой основе путем термического склеивания. Отличительной чертой фольги является способность отражать максимальное количество тепла. В результате достаточный теплоизоляционный эффект достигается при значительно меньшей толщине утеплителя.
Слой вспененного полиэтилена, из которого состоит этот материал, покрыт полированной фольгой. Благодаря фольгированному утеплителю, тепло останавливается по всей поверхности. Он также отражает эффект излучающей энергии на 97%.
Фольгированный утеплитель благодаря своей структуре не впитывает воду, несмотря на то, что толщина его довольно мала. Такой материал отлично защищает от проникновения влаги и воды.
Кроме того, этот утеплитель отлично теплоизолирует помещение. Благодаря тому, что пенноплиэтилен имеет низкую теплопроводность, а фольга хорошо отражает тепло, теплопотери в помещении уменьшаются на на 25%-30%. При использовании фольгированного утеплителя, стенам в квартире не страшно промерзание, сильный ветер или сырость.
Теплоизолируя помещение пенополиэтиленом с фольгированным покрытием, можно предотвратить тепловые потери, т. к как такой материал способен изолировать пар и отражать тепло внутрь помещения.
Такой материал является также отличным звукоизолятором. Многие люди оценили экологичность, прочность, долговечность, эластичность этого материала. Он никогда не будет гнить, крошиться или выделять вредные вещества.
Различают рулонный фольгированный утеплитель и листовой. Ширина рулона может быть в 1.05 м. и 1.20 м.
Фольгированный утеплитель широко используется в строительстве промышленных и гражданских сооружений.
Технологии, в которых применяется фольгированный утеплитель:
- отделочные работы;
- теплоизоляция напольных перекрытий;
- тепло — гидро — и шумовая изоляция стен;
- тепло — гидро и шумовая изоляция мансарды а и кровли;
- тепло — и шумовой изоляция воздуховодов;
- теплоизоляция трубопроводов;
- теплоизоляция и гидроизоляция саун и бань;
— экран, который отражает тепло за отопительной батареей.
Список литературы:
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sovremennyie-teploizolyatsionnyie-materialyi-v-stroitelstve/
http://art.thelib.ru/construction/materials/sovremennie_teploizolyacionnie.html
http://www.lare.ru/articles/?id=257
http://www.bronepol.ru/y7/y730/detail.php?ID=3367
