Теплоизоляционная конструкция и ее основные элементы

Теплоизоляционная конструкция и ее основные элементы

Теплоизоляционная конструкция представляет собой комплекс, отвечающий совокупности требований, определяемых внутренни­ми условиями работы изолируемого объекта и внешними условия­ми эксплуатации конструкции.

Условия работы тепловой изоляции, а следовательно, и выборочной или иной теплоизоляционной конструкции во многом зависят от типа изолируемого объекта.

К основным типам изолируемых объектов следует отнести:

- оборудование и трубопроводы технологических установок и энергетических систем, холодильных установок; теплофикацион­ные сети;

- промышленные печи и дымовые трубы;

- жилые и промышленные здания и сооружения;

- транспортные средства.

Объекты тепловой изоляции в нефтяной и химической промыш­ленности — ректификационные колонны, регенераторы, скруббе­ры, реакторы, калориферы, теплообменники, емкости для хране­ния нефтепродуктов, конденсатные сборники и др.

В энергетических системах тепловая изоляция выполняется на оборудовании и трубопроводах теплоэлектростанций, котельных местного значения. Тепловой изоляции подлежат паровые котлы, паровые и газовые турбины, подогреватели, испарители, деаэрато­ры, баки, бойлеры, насосы, дымососы, газоходы, вентиляторы, се­параторы, циклоны и др.

В промышленных тепловых агрегатах изолируются доменные, нагревательные, термические, стекловаренные, вращающиеся печи, электропечи, промышленные сушила, тоннельные и нагреватель­ные печи, котлы-утилизаторы, подогреватели, воздухонагреватели, металлические, кирпичные и железобетонные дымовые трубы.

В жилых и промышленных зданиях и сооружениях изолируют фундаменты, стеновые ограждения, междуэтажные и чердачные пе­рекрытия, бесчердачные покрытия, системы горячего и холодного водоснабжения.

На транспорте изолируют пассажирские и изотермические ваго­ны, авторефрижераторы, суда всех типов, подвижной состав город­ского транспорта, самолеты.

В зависимости от назначения изолируемого объекта различают следующие виды тепловой изоляции: промышленная — изоляция промышленного оборудования и трубопроводов; строительная — изоляция строительных конструкций зданий и сооружений.

В зависимости от температуры изолируемых объектов они под­разделяются на объекты с положительной и отрицательной темпе­ратурой поверхности.

По форме и размерам объектов тепловой изоляции конструкции бывают:

- плоские (стены, перекрытия промышленных и жилых зданий, холодильников; стены, полы, своды теплотехнических установок, поверхности технологических аппаратов);

- поверхности большого радиуса кривизны (вертикальные и го­ризонтальные технологические аппараты, колонны, емкости диа­метром более 1600 мм);

- поверхности оборудования и трубопроводов диаметром 500—1600 мм; трубопроводы диаметром до 500 мм;

- поверхности сложной конфигурации (фланцевые соединения трубопроводов и аппаратов, запорная арматура, компенсаторы, от­воды, повороты, тройники).

В зависимости от местоположения объектов тепловой изоляции конструкции могут находиться внутри зданий, на открытом возду­хе и под землей. Трубопроводы под землей могут быть проложены бесканально либо в непроходных каналах и тоннелях.

Существует еще целый ряд признаков, характеризующих тепло­изоляционные конструкции: высота и длина, вертикальное или го­ризонтальное расположение.

Теплоизоляционные конструкции состоят из следующих основ­ных элементов:

- теплоизоляционного слоя;

- покровного слоя, предохраняющего основной от атмосферных осадков, механических повреждений, воздействия агрессивных сред;

- пароизоляционного слоя, защищающего изоляцию от атмос­ферной влаги;

- крепежных деталей, которыми крепят теплоизоляционный и покровный слои между собой и к изолируемой поверхности, а так­же обеспечивают жесткость конструкции.

В зависимости от назначения конструкции, условий ее работы, материала теплоизоляционного и покровного слоев конструкцию дополняют антикоррозионным или отделочным слоем.

Теплоизоляционный слой, как правило, непосредственно при­мыкает к изолируемой поверхности и выполняет теплозащитную функцию. В ряде случаев производят антикоррозийную обработку объекта, если выбранный тип изоляции сам не несет функций за­щиты от коррозии.

В зависимости от материала теплоизоляционного слоя теплоизоляционные конструкции подразделяются на следующие виды.

- Рулонные и шнуровые конструкции выполняют из волокнистых изделий в обкладках и без обкладок. К таким конструкциям отно­сятся плиты из минеральной ваты на синтетических связующих, маты минераловатные прошивные, маты и плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем, шнуры, жгу­ты, холсты, полосы. Рулонные и шнуровые конструкции удобны для изоляции криволинейных участков трубопроводов, фасонных час­тей, компенсаторов.

- Конструкции из штучных изделий (цилиндров, сегментов, скор­луп, плит, блоков и кирпичей), изготовленных из зернистых, волок­нистых и ячеистых материалов, применяют для изоляции холодных и горячих трубопроводов, плоских и криволинейных поверхностей. Изделия устанавливают на мастиках или насухо. Конструкции требу­ют тщательной подгонки друг к другу в процессе монтажа.

- Конструкции, выполняемые напылением теплоизоляционных масс, составляют единое целое с изолируемой поверхностью и от­личаются монолитностью, отсутствием швов и тепловых мостиков. Конструкции отличаются простотой производства теплоизоляцион­ных работ. Для изоляции горячих поверхностей используют зерни­стые (перлит, вермикулит) и волокнистые (асбест, минеральное волокно) материалы. Для изоляции холодных поверхностей исполь­зуют композиции пенополиуретана.

- Засыпные (набивные) конструкции изготовляют из сыпучих во­локнистых или порошкообразных материалов.

- Мастичные конструкции — из мастик, приготовленных из по­рошкообразных или волокнистых материалов.

- Литые конструкции. В пространство между изолируемой по­верхностью и ограждением (опалубкой), например кожухом покры­тия, заливают жидкие компоненты, которые затем вспучиваются.

По степени монтажной готовности теплоизоляционные конст­рукции делят на полносборные заводской готовности, комплектные и сборные:

- конструкция теплоизоляционная полносборная (КТП) представ­ляет собой теплоизоляционное изделие, в котором теплоизоляци­онный слой скреплен с защитным покрытием клеями или шплин­тами и оснащен деталями для крепления конструкции на изолиру­емом объекте;

- конструкция теплоизоляционная комплектная (КТК) — набор предварительно подготовленных по типоразмерам теплоизоляцион­ных изделий, элементов защитного покрытия и деталей крепления, собираемых поэлементно на месте монтажа;

- сборная (поэлементная) — конструкция, которую собирают в проектном положении на месте монтажа из теплоизоляционных и защитно-покровных материалов с доводкой и фиксацией крепеж­ными деталями по месту.

Конструкции, теплоизоляционный и покровный слои которых выполнены из штучных изделий, а также засыпные, набивные, мастичные и литые относятся к неиндустриальным; индустриаль­ные конструкции — полносборные и комплектные.

В зависимости от температуры изолируемых поверхностей конст­рукции изоляции делятся на группы: для горячих и холодных по­верхностей (с положительными и отрицательными температурами).

По количеству основных теплоизоляционных слоев конструкции бывают одно- и многослойные (двух- и трехслойные). Многослойная изоляция бывает однородная или неоднородная, т. е. выполненная из двух теплоизоляционных материалов или изделий и более.

1.4.4.Теплофизические свойства и теплотехнические показатели

Теплофизические свойства строительных материалов характеризуют его отношение к действию тепла.

Теплопроводность – способность мате­риала передавать теплоту сквозь свою толщу от одной своей поверх­ности к другой в случае, если температура этих поверхностей разная. Теплопроводность материала характеризуется количеством теплоты (в джоулях), которое способен передать материал через 1 м² поверхности при толщине 1 м и разности температур на поверхностях 1 К в течение 1 с. и выражается коэффициентом теплопроводности l (Вт/(м × °С), который равен

,   ( 3 )

где Q – количество тепла, Дж; d – толщина материала, м; А – площадь сечения, м²; (t₁ ^­_ t₂) – разность температур, °С; Т – продолжительность прохождения тепла, с.

Теплопроводность зависит от структуры материала, его влажности и температуры. Существует эмпирическая формула Некрасова для определения теплопроводности материала по его средней плотности

,     ( 4 )

где d – относительная плотность материала (плотность материала по отношению к плотности воды – 1 г/см³), безразмерная величина.

Теплопроводность твердого вещества зависит и от его химического состава и молекулярного строения, но во всех случаях она во много раз превышает теплопроводность воздуха - 0,023 Вт/(м · К). Поэтому, чем больше в материале пор (т. е. чем больше в нем воздуха), тем ниже будет его теплопроводность.

Так как средняя плотность материала так же, как и теплопро­водность, обратно пропорциональна пористости, то она может служить характеристикой теплопроводности материала и исполь­зоваться в качестве основной характеристики (марки) теплопро­водности материала.

Если материал влажный, т. е. воздух в порах частично замещен водой, то теплопроводность материала резко возрастает. Причина этого в том, что теплопроводность воды в 25 раз выше, чем воздуха.

При замерзании воды в порах материала его теплопроводность повышается еще в большей степени, так как теплопроводность льда в 4 раза выше теплопроводности воды.

Термическое сопротивление R, (м² × °С)/Вт, конструкции толщиной d равно

       ( 5 )

Теплоемкость - способность материапа поглощать при нагревании теплоту и определяется количеством теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1 °С. С повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает, так как вода имеет теплоемкость 4,19 кДж/(кг × °С). Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты, необходимой для нагревания единицы массы материала на 1 К. Удельная теплоемкость большинства природ­ных и искусственных каменных материалов находится в пределах (0,7...1) • 10 Дж/(кг*К). Поэтому количество теплоты, нужное для нагрева той или иной строительной конструкции до одной и той же температуры, зависит в основном не от вида материала, а от массы конструкции.

Тепловое расширение - свойство материала расширяться при нагре-
вании и сжиматься при охлаждении - характеризуется температурными коэффициентами объемного и линейного расширения. В строительстве чаще используют коэффициент линейного температурного расширения, показывающий, на какую долю первоначальной длины
увеличится размер материала в рассматриваемом направлении при повышении температуры на      1 °С.

Коэффициенты линейного температурного расширения (КЛТР) у равных материалов значительно отличаются. Например, КЛТР пластмасс в 5... 10 раз выше, чем бетона. Поэтому в конструкциях, объединяющих несколько материалов, необходимо учитывать тепловое расширение каждого. При жестком соединении материалов с разными КЛТР в конструкциях могут возникнуть большие напряжения и как результат - коробление и растрескивание материала.        

Эффект теплового расширения материалов можно наблюдать, например, в изменении размеров шва между железобетонными панелями. Так, при изменении температуры от - 20 до + 30° С размер железобетонной панели длиной 6 м увеличивается на 3 мм, при этом на столько же уменьшается ширина шва между панелями.

Огнестойкость - способность материала выдерживать без разру­шения воздействие огня и воды в условиях пожара. Разрушение материала в таких условиях может произойти из-за того, что он сгорит, растрескается, полностью потеряет прочность. По степени огнестой­кости различают несгораемые, трудносгораемые и сгораемые матери­алы.

 Расчетные теплотехнические показатели различных строительных материалов и изделий приведены в Приложении Д.

             1.5. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций выполняют после определения нормируемых значений сопротивления теплопередаче R_req по показателям “А” либо “Б” согласно СН РК 2.04-21. При этом рассчитывают приведенное сопротивление теплопередаче, принимая расчетные значения коэффициента теплопроводности в условиях эксплуатации А или Б. Это приведенное сопротивление должно быть не ниже нормируемого значения, определенного по показателям “А” либо “Б”. Проверяют ограждающие конструкции на обеспечение комфортных условий в помещениях и на невыпадение конденсата в местах теплопроводных включений.

В соответствии с СН РК 2.04-21 наружные ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять:

- нормируемому сопротивлению теплопередаче R_o^req для однородных конструкций наружного ограждения - по R_o, для неоднородных конструкций - по приведенному сопротивлению теплопередаче R_o^r ; при этом должно соблюдаться условие

R_o^r (или R_o) ³ R_o^req                                                 ( 6 )

При следовании по потребительскому подходу согласно  СН РК 2.04-21 нормируемые значения для отдельных элементов ограждающих конструкций определяются, следуя указаниям настоящего документа.

При следовании по элементному подходу согласно  СН РК 2.04-21 нормируемые значения сопротивления теплопередаче R_o^req получают по таблице  СН РК 2.04-21 и градусо-суткам D_d согласно приложения СН РК 2.04-21 или по формуле для наружных стен

R_o^req = 0,00035 ×D_d + 1,4,              ( 7 )

- минимальной температуре на всех участках внутренней поверхности наружных ограждений с температурами t_int, равной температуре точки росы t_d при расчетных наружных и внутренних условиях; при этом должно соблюдаться условие t_int ³ t_d.

Приведенное сопротивление теплопередаче R_o^r для наружных стен следует рассчитывать для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия на невыпадения конденсата на участках в зонах теплопроводных включений.

Проводят следующие расчетно-проектные операции:

а) определяют условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства согласно СН РК 2.04-21 и устанавливают в зависимости от условий эксплуатации А или Б расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, примененных в проекте согласно данных, приведенных в приложении.

б) для теплотехнически неоднородных наружных ограждающих конструкций, содержащих углы, проемы, соединительные элементы между наружными облицовочными слоями (ребра, шпонки, стержневые связи), сквозные и несквозные теплопроводные включения, осуществляют теплотехнический расчет выбранных конструктивных решений на основе расчета температурных полей. Для трехслойных панелей из листовых материалов возможно определение R_o^r по приложению.

в) приведенное сопротивление теплопередаче R_o^r светопрозрачных конструкций принимают по результатам сертификационных испытаний, проведенных аккредитованными испытательными лабораториями. При отсутствии данных испытаний R_o^r светопрозрачных конструкций возможно принимать по приложению.

г) приведенное сопротивление теплопередаче теплого чердака и техподполья (подвала) определяют в соответствии с таблицами данного документа.

д) приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций по грунту R_o^r рассчитывают по методике разделения их на зоны.

1.5.1. Теплотехнический расчет несветопрозрачных ограждающих конструкций

5.1.Термическое сопротивление R , м²∙^oС/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

                                               R = d / l ,       ( 8 )

где      d - толщина слоя, м ;

            l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м.^oС), принимаемый согласно условиям эксплуатации А или Б по приложению.

Термическое сопротивление R_k, м².^oС/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев :

                        R_k = R₁ + R₂ + . . . + R_п + R_a.l ,        ( 9 )

где      R₁, R₂, . . . , R_п - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м².^oС/Вт, определяемые по формуле (8);

            R_a.l - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по таблице.

Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек.

                                                                                                                                   Таблица 1.7

5.2. Сопротивление теплопередаче R_o , м².^oС/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями или ограждающей конструкции в удалении от теплотехнических неоднородностей не менее, чем на две толщины ограждающей конструкции, следует определять по формуле

                                   R_o = R_si + R_k + R_se ,             ( 10 )

где      R_si = 1/a_int, a_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м².^oС), принимаемый по СН РК 2.04-21;

            R_se = 1/a_ext, a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м².^oС), принимаемый по таблице;

            R_k - то же, что в формуле (6).

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи a_ext равным 10,8 Вт/(м².^oС).

Коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности a_ext

для условий холодного периода

                                                                                                                                Таблица 1. 8

5.3. Приведенное сопротивление теплопередаче R_o^r , м².^oС/Вт, неоднородной ограждающей конструкции или ее участка (фрагмента) следует определять по формуле

                        R_o^r = n (t_int - t_ext) A / Q ,                    ( 11 )

где      A - площадь неоднородной ограждающей конструкции или ее фрагмента, м², по размерам с внутренней стороны;

Q - тепловой поток через конструкцию или ее фрагмент, Вт, определяемый на основе расчета температурного поля на ЭВМ, либо экспериментально по ГОСТ 26254, или ГОСТ 26602.1 с внутренней стороны;

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый согласно     СН РК 2.04-21;

t_int - расчетная температура внутреннего воздуха, ^oC;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха, ^oC.

Определение приведенного сопротивления теплопередаче всей ограждающей конструкции или фрагментов (участков) ограждающей конструкции R_o^r следует осуществлять по формуле

                                                _m

                                   R_o^r = A / (å (A_i / R_o,i)            ,          ( 12 )

                                                ⁱ⁼¹

где      A_i , R_o,i - соответственно площадь i -го участка характерной части ограждающей конструкции, м², и его приведенное сопротивление теплопередаче, м².^oС/Вт;

A - общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, м²;

m - число участков ограждающей конструкции с различным приведенным сопротивлением теплопередаче.

5.4. Приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) R_F^r, м^2оС/Вт, определяют на основании расчета температурного поля, либо экспериментально по ГОСТ 26602.1. Допускается определять R_F^r приближенно по формуле (12), учитывая площади и сопротивления теплопередаче непрозрачной части и термически однородных зон остекления, установленных в соответствии с ГОСТ 26602.1.

5.5. Приведенное сопротивление теплопередаче конструкций стен и покрытий со световыми проемами R^r следует определять по формуле (12), учитывая площади и приведенные сопротивления теплопередаче световых проемов и непрозрачных участков стен и покрытий.

5.6. Приведенное сопротивление теплопередаче R_s^r, м^2oС/Вт полов на грунте, полов на лагах, а также стен подвальных этажей и технических подвалов, расположенных ниже уровня земли, следует oпределять по приложению СНиП РК 4.02-05. Для подвалов и чердаков, содержащих источники дополнительных тепловыделений, температура воздуха в них для расчета R_s^r определяется из условий теплового баланса.

5.7. Температуру внутренней поверхности t_si, ^oС, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле:

                                   t_{si =} t_int - [n(t_int - t_ext)]/(R_o.a_int) ,        ( 13 )

где      n, t_int, t_ext - то же, что в формуле (9);

            a_int, R_o - то же, что в формуле (8).

Температуру внутренней поверхности t_si, ^oС, неоднородной ограждающей конструкции по теплопроводному включению необходимо принимать на основании расчета на ЭВМ температурного поля, либо экспериментально по ГОСТ 26254 или ГОСТ 26602.1.

1.5.2. Теплотехнический расчет светопрозрачных ограждающих конструкций

Светопрозрачные ограждающие конструкции следует подбирать по следующей методике.

5.8. Нормируемое сопротивление теплопередаче R_o^req светопрозрачных конструкций следует определять согласно СН РК 2.04-21. При этом сначала определяют для соответствующего климатического района количество градусо-суток отопительного периода D_d по приложению СН РК 2.04-21. В зависимости от величины D_d и типа проектируемого здания по вышеупомянутой таблицы определяется значение R_o^req. Для промежуточных значений D_d величина R_o^req определяется интерполяцией.

5.9. Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по значению приведенного сопротивления теплопередаче R_o^r, полученному в результате сертификационных испытаний. Если приведенное сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции R_o^r, больше или равно R_o^req, то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

5.10. При отсутствии сертифицированных данных допускается использовать при проектировании значения R_o^r, приведенные в приложении СН РК 2.04-21. Значения R_o^r в этом приложении даны для случаев, когда отношение площади остекления к площади заполнения светового проема b равно 0,75. При использовании светопрозрачных конструкций с другими значениями b следует корректировать значение R_o^r следующим образом: для конструкций с деревянными или пластмассовыми переплетами при каждом увеличении b на величину 0,1 следует уменьшать значение R_o^r на 5% и наоборот - при каждом уменьшении b на величину 0,1 следует увеличить значение R_o^r на 5%.

5.11. В отдельных случаях при обосновании допускается применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с R_o^r ниже на 5% требуемых значений, установленных по таблице СН РК 2.04-21.

5.12. Суммарная площадь окон жилых зданий должна быть не более 18% от суммарной площади светопрозрачных и непрозрачных ограждающих конструкций стен, если приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций R_o^r меньше 0,56 м².^oC/Вт. При определении этого соотношения в суммарную площадь непрозрачных конструкций следует включать все продольные и торцевые стены, а также площади непрозрачных частей оконных створок и балконных дверей.

При светопрозрачных ограждениях с R_o^r не менее 0,56 м².^oC/Вт площадь остекления должна составлять не более 25% общей площади фасадов зданий.

            Площадь светопрозрачных конструкций в общественных зданиях следует определять по минимальным требованиям СНиП РК 2.04-05.

5.13. При проверке требования по обеспечению минимальной температуры на внутренней поверхности светопрозрачных ограждений температуру t_int этих ограждений следует определять по формуле (13) как для остекления, так и светопрозрачных элементов. Если в результате расчета окажется, что t_int < 3^oC, то следует выбрать другое конструктивное решение заполнения светопроема с целью обеспечения этого требования.

1.5.3. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций остекленных лоджий и балконов

            5.14. При остеклении лоджий и балконов образуется замкнутое пространство, температура которого формируется в результате воздействия ее ограждающих конструкции, среды помещения здания и наружных условий. Температура внутри этого пространства определяется на основе решения уравнения теплового баланса остекленной лоджии или балкона (при дальнейшем изложении, лоджии).

                                    _{n                                            m}

                        (t_int - t_bal) S (A_i⁺ / R_oi⁺) = (t_bal - t_ext) S (A_j^- / R_oj )      ( 14 )

                                    ^{i=1 j=1}

где      t_int - расчетная температура внутреннего воздуха помещения, ^оС, принимаемая согласно ГОСТ 30494 и нормам проектирования соответствующих зданий;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха, ^оС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП РК 2.04-05;

            t_bal - температура воздуха пространства остекленной лоджии, ^оС;

A_i⁺, R_oi⁺ - соответственно площадь, м², и приведенное сопротивление теплопередаче, м²×^оС/Вт, i-го участка ограждения между помещением здания и лоджией;

            n - число участков ограждений между помещением здания и лоджией;

A_j^-, R_oj^- - cоответственно площадь, м², и приведенное сопротивление теплопередаче, м²×^оС/Вт,  j-го участка ограждения между лоджией и наружным воздухом;

            m - число участков ограждений между лоджией и наружным воздухом;

            5.15. Температуру воздуха внутри остекленной лоджии t_bal следует определять из уравнения теплового баланса по формуле:

                         _{n m n m}

            t_bal = [t_intS( A_i⁺ / R_oi⁺) + t_ext S( A_j^- / R_oj^-)] / [S(A_i⁺ / R_oi⁺)+ S( A_j^- / R_oj^-)]     ( 15 )

                         ^{i=1 j=1 i=1 j=1}

5.16. Приведенное сопротивление теплопередаче системы ограждающих конструкций остекленной лоджии, разделяющих внутреннюю и наружную среды: стен R_ow^bal и окон R_oF^bal следует определять по формулам

                        R_ow^bal = R_ow^r / n;                    R_oF^bal = R_oF^r / n          ( 16 )

где      R_ow^r - приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены в пределах

остекленной лоджии, м²×^оС/Вт;

            R_oF^{ba    l} - приведенное сопротивление теплопередаче заполнений оконных проемов и проемов лоджии, расположенных в наружной стене в пределах остекленной лоджии, м²×^оС/Вт;

            n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающих конструкций здания по отношению к наружному воздуху, для наружных стен и окон остекленной лоджии следует принимать по формуле:

                        n = (t_int - t_bal) / (t_int - t_ext)                               ( 17 )

Выводы

Современная промышленность строительных материалов и изде­лий производит большое количество готовых строительных материалов и изделий различного назначения, в том числе и теплоизоляционные, например: ру­лонные и штучные материалы для устройства кровли, специальные материалы для гидроизоляции. Чтобы легче было ориентироваться в таком многообразии строительных материалов и изделий, их принято классифицировать. Наибольшее распространение получили классифи­кации по назначению и технологическому признаку.

 Так как свойства материалов зависят главным образом от вида сырья и способа его переработки, в строительном материаловедении используют классификацию по технологическому признаку и лишь в отдельных случаях рассматриваются группы материалов по назначе­нию. Эксплуатационные факторы и требования к материалам конструкции являются основными требованиями к материалам и изделиям строительных конструкций.

Физико-технические свойства используемых в строительстве теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, возможность ремонта в процессе эксплуатации. Основными показателями, характеризующими свойства материалов, являются: плотность (не более 200–250 кг/м³), теплопроводность (расчетный коэффициент теплопроводности не выше 0,06–0,07 Вт/(м•К)), теплоемкость, паропроницаемость, прочность на сжатие при 10% деформации для жестких изделий, сжимаемость и упругость для мягких и полужестких материалов, горючесть, морозостойкость, гидрофобность и водостойкость, биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

В настоящее время в строительстве наблюдается тенденция по использованию высокоэффективных теплоизоляционных изделий из стекловолокна и волокон из природных минералов, теплоотражающего и теплосберегающего стекла и другой продукции. Интенсивно развиваются производство широкой номенклатуры светопрозрачных конструкций, кровельных и гидроизоляционных материалов, и т.д.

При возведении зданий и сооружений все шире применяются новые стеновые материалы с высокими теплоизоляционными свойствами, такие, как газобетон, пенобетон, теплоблоки.

В Приложениях А,Б,В приведены перечень (реестр) предприятий Украины по выпуску строительных, в том числе теплоизоляционных строительных материалов, изделий и конструкций.

Мировой опыт показывает, что наращивание объемов производ­ства и применения теплоизоляционных материалов ведет к значитель­ному сокращению потребления тепла как в сфере производства стро­ительных материалов, так и в строительных работах и сфере эксплу­атации объектов гражданского и промышленного строительства.

Организация производства достаточного количества теплоизо­ляционных материалов для всех видов гражданского и промышлен­ного строительства может в значительной степени снизить объем инвестиций в развитие производства строительных материалов, в строительство и развитие топливно-энергетической базы.

Подсчитано, что энергоэффективное строительство с использо­ванием современных теплоизоляционных материалов, включая за­траты на их разработку и строительство заводов, в 3—4 раза эф­фективней, чем традиционное строительство, ведущее к энергоем­кому производству строительных материалов, освоению новых ме­сторождений топлива, его добыче, транспортировке, переработке и сжиганию.

Экономический анализ работы отечественных и зарубежных фирм, производящих теплоизоляционные материалы, показывает, что такое производство является прибыльным бизнесом. Инвести­ции на строительство объекта или установки по производству эф­фективного утеплителя окупаются через 1,5—2,5 года.

Анализ роста цен за последнее десятилетие показывает, что сто­имость теплоизоляционной продукции выросла в 10—12 раз, в то время как стоимость оборудования и капвложения в организацию ее производства выросли в 3—4 раза.

В разделе также рассматриваются вопросы расчета ограждающих конструкций. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций выполняют для обеспечения комфортных условий в помещениях и на невыпадение конденсата в местах теплопроводных включений. Приведена методика теплотехнического расчета несветопрозрачных, светопрозрачных ограждающих конструкций, а также расчет ограждающих конструкций остекленных лоджий и балконов.  

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ И АНАЛИЗ ИХ СООТВЕТСТВУЮЩИХ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

2.1. Строительные системы Украины

- минеральная вата (Isover)

Минеральная вата – волокнистый бесформенный материал, состоящий из тонких стекловидных волокон диаметром 5-15 мкм, которые полу­чают из расплава легкоплавких горных пород (мергелей, доломи­тов, базальтов и др.), металлургических и топливных шлаков и их смесей. Наилучшим видом минерального волокна является базальтовое волокно, которое выдерживает температуру до 1000 °С, обладает стойкостью к коррозии. Широко используются стеклянные волокна. Минераловатные изделия на основе указанных волокон различаются как по структуре и внешнему виду (плиты, маты, скорлупы и т.д.), так и по эксплуатационным свойствам (прочности, сжимаемости, теплопроводности, стойкости и др.). Минеральная вата (в зависимости от вида исходного сырья), может иметь различную структуру волокнистости, заданную технологически: горизонтально-слоистую, вертикально-слоистую, гофрированную или пространственную, что расширяет возможности ее применения в тех или иных конструкциях.

Она характеризуется значительной устойчивостью к высоким температурам и действию химических веществ. Минеральная вата обладает также отличными тепло и звукоизоляционными свойствами. В настоящее время вырабатывается значительное количество минеральной ваты, находящей широкое применение в строительстве. Области ее применения - это тепловая изоляция стен и перекрытий, так же минеральная вата широко используется для изоляции высокотемпературных поверхностей (печи, трубопроводы и т.д.), огнезащиты конструкций и в качестве звукоизоляционного материала в перегородках, акустических экранах. Вата минеральная предназначена для изготовления теплоизоляционных и звукоизоляционных изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности для изоляции поверхностей с температурой до + 700 °C. Необходимо помнить, что в изделиях из минеральной (каменной) ваты на синтетическом связующем (фенолформальдегидные смолы) при температуре около 300-350 °С начинается процесс деструкции связующего, что приводит к невозможности ее использования при вибрационных нагрузках, так как она будет рассыпаться на волокна без связующего.

- стекловолокно (стекловаты) (Ursa)

Стекловата – волокнистый теплоизоляционный материал в виде ваты. Технология производства и оборудование для производства стекловаты аналогичны производству минеральной ваты. Сырьё для производства - силикатные породы и стеклобой, вследствие этого в конечный продукт попадает меньше волокнистых включений и грязи. Связующие – те же фенолформальдегидные смолы.

Согласно ГОСТу на производство стекловаты, толщина нити может достигать до 17 мкм (максимальная толщина для минеральной ваты – 12 мкм). Получаемые волокна шире и длиннее чем волокна у минераловатного утеплителя, поэтому стекловата обладает повышенной упругостью и прочностью, а также высокой вибростойкостью.

Стекловолокно упругое и мягкое, поэтому считается одним из лучших шумоизоляционных материалов вследствие большого количества пустот между волокнами, которые заполнены воздухом, а также утеплителем из стекловаты можно облицовывать неровные поверхности, конструкции любой формы и конфигурацией.

Стекловата применяется для решения задач по тепловой, звуковой (акустической), технической и противопожарной защите. Теплоизоляционные материалы из стекловаты не имеют запаха, устойчивы к процессам гниения, а также препятствуют росту плесени и бактерий. Стекловата является химически нейтральным утеплителем и не содержит вредных веществ. Стекловата отвечает самым высоким требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам: низкая теплопроводность, устойчивость к нагрузкам, паропроницаемость, водоотталкивающие свойства, качество материала, которое гарантирует стабильность всех характеристик в течение всего жизненного цикла конструкции.

- каменная вата (Rockwool)

Каменная вата сегодня – это чрезвычайно популярный вид теплоизоляционных материалов. Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы, поэтому такие утеплители сочетают в себе прочность и долговечность камня и изоляционные свойства ваты. При этом отменными оказываются как звукоизолирующие, так и теплосберегающие свойства. Этот материал имеет отличные показатели как по тепло-, так и по звукоизоляции. Как уже было сказано выше, каменную вату получают из базальтовых пород, обрабатывая их в специальных центрифугах при максимальной температуре примерно в 1500º С. Волокна каменной ваты образуются в процессе плавления под действием мощного воздушного потока. Одновременно с этим в центрифуги добавляются и вспомогательные, связующие и гидрофобные вещества, также необходимые при производстве каменной ваты. После этого волокнам придается хаотичное направление, за счет чего материал и приобретает необходимую плотность. Окончательное же формирование каменной ваты происходит в процессе полимеризации, когда волокна затвердевают при температуре примерно в 200º. Затем материалу придают необходимую форму и упаковывают его в специальную термоусадочную полиэтиленовую пленку. В таком виде она и поступает в продажу.

Каменная вата имеет температуру спекания более 1000 градусов, препятствует распространению пламени, то есть является стойкой к возгоранию, что и позволяет применять ее в качестве противопожарной изоляции. Также она является негигроскопичным материалом, то есть не впитывает влагу, а благодаря высокой паропроницаемости позволяет поддерживать благоприятный микроклимат. За счет высокой гибкости, эластичности и небольшого веса мягкие плиты и маты из каменной ваты просты в монтаже и отлично сохраняют форму. Сегодня в Украины известны десятки наименований изделий из каменной ваты, нередко она также носить название «минеральная вата». В нашей стране, где в некоторых регионах климатические условия более полугода остаются довольно суровыми, утеплители на основе каменной ваты очень и осень востребованы. Существуют даже особо крупные и узнаваемые бренды, принадлежащие известным компаниям. Не исключением является и ТехноНИКОЛЬ.

- пенопласт/полистирол

Пенопласт полистирольный - современный, экологически чистый материал, позволяющий не только обеспечить высокую теплоизоляцию, но и принести экономическую выгоду. Пенопласт (пенополистирольные плиты) - на вид это теплоизоляционный материал белого цвета. Пенопласт (пенополистирол) представляет собой влагостойкие гранулы небольших размеров от 1 до 5 мм, спекшиеся между собой под воздействием высоких температур. Производство пенопласта осуществляется методом термального вспучивания гранул полистирола при воздействии газообразователя.

Гранулы пенополистирольного пенопласта имеют огромное количество (миллионы) тонкостенных микроячеек неоднородных по структуре, что существенно увеличивает общую площадь соприкосновения пенопласта с воздухом. Поэтому пенополистирольные плиты почти полностью состоят из воздуха (более 90% от объема), что и обусловило их основные теплоизоляционные свойства. Пенопласты имеют низкую плотность, но при этом высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики. Пенопласт (пенополистирол) удобен в применении, его легко перемещать, складировать, резать. Температура окружающей среды не оказывает отрицательного влияния на физические и химические свойства пенопласта.

Пенопласты имеют пре­имущественно закрытые поры в виде ячеек, разделенных тонкими перегородками. К поропластам относятся ячеистые пластмассы с сообщающимися порами. Имеются материалы со смешанной струк­турой. В ячеистых пластмассах поры занимают 90-98 % объема материа­ла, поэтому ячеистые пла­стмассы очень легкие и малотеплопроводны. Их плотность составляет всего15-45 кг/м³, а теплопроводность – 0,026-0,058 Вт/(м ×°С).

Пенополиуретан получают в результате химических реакций, протекающих при смешении исходных компонентов (полиэфира, диизоцианита, воды, катализаторов и эмульгаторов). Изготовляют жесткий и эластичный полиуретан. Плотность 25-45 кг/м³, прочность при 10 %-ном сжатии - 0,3-0,7 МПа. Жесткий пенополиуретан отличается высокой механической прочностью, устойчивостью к износу и химической и биологической стойкостью. Может быть использован при температуре от -50 °С до +110 °С. Жесткий пенополиуретан применяют в виде плит и скорлуп. Эластичный пенополиуретан служит для гер­метизации стыков панелей. Разработаны рецептуры заливочных ком­позиций, которые могут вспениваться даже на холоде. По огнестойкости относится к самозатухающим материалам.

Пенополистирол изготовляется из поли­стирола с порообразователем. Беспрессовый пенополистирол (ПСБ) имеет плот­ность 20-40 кг/м³ и теплопроводность 0,035-0,04 Вт/(м ×°С). Его водопоглащение может достигать относительно больших значений, что ухудшает теплоизоляционные и физико-механические свойства и ограничивает срок службы этого материала.

Пенополивинилхлорид – теплоизоляционный материал, незначи­тельно изменяющий свои свойства при изменении температуры от -60 до +60 °С. Он менее горюч по сравнению с пенополистиролом.

- экструзионный вспененный полистирол (Пеноплэкс)

Далеко не всем известно, что именно пенополистирол чаще всего используется для создания теплой и уютной атмосферы в каждом доме. Скажем больше, любой из нас с ним сталкивался неоднократно. Этот материал, обычно белого цвета, чаще всего называют пенопластом.

Экструзионный пенополистирол (ЭППС) – практически не впитывает влагу, и поэтому его теплотехнические свойства не ухудшаются при эксплуатации. Его плотность находится в пределах от 30 до 50 кг/м³, а теплопроводность составляет 0,03-0,035Вт/(м ×°С). Пенополистирол находит применение в самых разных сферах деятельности человека. С его помощью предохраняют от ударов при транспортировке сложную бытовую технику и оборудование.

Пенополистирол– материал очень легкий, он свободен от выделения каких-то вредных веществ. Эта экологическая чистота позволяет использовать пенополистирол для производства потолочной плитки, плинтусов и других отделочных материалов. Пенополистирол – материал пористый, а значит, в состоянии обеспечить хорошую звукоизоляцию. Пенополистирол практически не поддается воздействию различных микроорганизмов. Микробы пенопласт не едят. Для него не страшны низкие температуры и большая влажность. Водой пенополистирол, практически, не смачивается. Именно потому, что пенополистирол легкий, долговечный, хорошо поддается обработке, его столь широко используют и в строительстве. Пенополистирол в виде плит или специальных гранул – отличный материал для теплоизоляции. Плиты из пенополистирола состоят из гранул размером от одного до пяти миллиметров, которые достаточно прочно между собой соединены.

Пенополистирол – это фактически отвердевшая пена, которая получается в результате термального вспучивания полистирольных гранул при определенной температуре и с помощью специального газообразователя. Несмотря на наличие многих преимуществ, пенополистирол нестоек к воздействию высоких температур. Он очень легко режется с помощью хорошо нагретого ножа, например. Каждая гранула пенопласта – это огромное количество тонкостенных микроскопических ячеек, которые наполнены воздухом. Почти на 90% пенополистирол состоит из воздуха и состоит. Именно поэтому он такой «воздушный», легкий. Эта пористость и обеспечивает пенополистиролу очень низкую теплопроводность и отличные способности к звукоизоляции, а также позволяет его использовать в качестве материала для работ по термической изоляции в строительстве.

Пенополистирол - это материал почти вечный. Для теплоизоляции может применяться даже крошка, которая получена из различных изделий на основе пенопласта. Но для профессионального использования лучше все-таки применять его в специально подготовленном виде.

Чаще всего это плиты, которые в зависимости от варианта изготовления могут иметь разные габаритные размеры и толщину. Пенополистирол в плитах применяется для теплоизоляции стен, перекрытий, утепления балконов.

Пенополистирол - материал легкий и податливый к обработке. Его легко подогнать к нужным размерам, с ним просто легко работать благодаря очень малому весу. Ну а остальные свойства – такие как влагостойкость, биологическая устойчивость и прочие качества, позволяют применять пенополистирол в самых разных климатических условиях. Он с одинаковым успехом может защитить и от холода, и от жары. Для обеспечения еще более высоких эксплуатационных качеств пенополистирол производится и в улучшенных вариантах, таких как, скажем, экструзионный пенополистирол. Он отличается тем, что технология вспенивания полистирольных гранул позволяет получать материал с закрытыми от внешней среды и более мелкими ячейками. Это обеспечивает улучшенные характеристики по прочности.

- минераловатные плиты

Полужесткие и мягкие плиты изготовляют с синтетическим, битумным и крахмальным связующим. Изделия (пли­ты, маты) с синтетическим связующим имеют меньшую плотность, более прочны и привлекательны на вид по срав­нению с изделиями на битумном связующем. Плотность плит 35-250 кг/м³, теплопроводность 0,041-0,07 Вт/(м ×°С). Жесткие плиты и фасонные изделия (скорлупы, сегменты) выпускают с синтетическим, битумным и неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.). Для повыше­ния прочности и снижения количества связующего в состав изделий вводят коротковолокнистый асбест. Плиты толщиной 40-100 мм выпускают плотностью 100-300 кг/м³ и теплопроводностью 0,051-0,135 Вт/(м ×°С). Твердые плиты, имеющие пониженную сжимаемость, изготовляют на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера и др.). Прочность на сжатие минераловатных изделий повышается с ростом количества вертикально ориентированных во­локон. Прочность на сжатие при 10 %-ной деформации в 100 кПа мо­жет быть достигнута для минераловатных плит плотностью 150-160 кг/м³ при содержании вертикально ориентированных волокон около 65 %; для плит плотностью 180-190 кг/м³ – около 55 %. Минераловатные изделия с гофрированной структурой, со­держащие до 30 % ориентированных в вертикальном направлении волокон, имеют плотность140-200 кг/м³. По сравнению с плитами с горизонтальной ориентацией волокон гофрированные плиты отлича­ются меньшей деформативностью и повышенной в 1,7-2,5 раза проч­ностью. Минеральная вата и минплита мягких сортов П-75 используется в качестве ненагруженной тепло-, звукоизоляции горизонтальных каркасных строительных ограждающих конструкций всех типов зданий, для изоляции трубопроводов тепловых сетей, магистральных, нефте- и газопроводов. Также этот тип минеральной ваты может быть использован для изоляции технологических трубопроводов электростанций, металлургических, нефтехимических и других объектов промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности от -60°C до +400°C. Плиты могут использоваться в строительстве в качестве теплоизоляции чердачных перекрытий коттеджей. Иногда применяются для кровельных покрытий.

Минеральная вата и минплита марки П-125 используются в качестве утеплителя в легких ограждающих конструкциях каркасного типа. Также минплиты П-125 применяются в качестве ненагруженной тепло-, звукоизоляции горизонтальных, вертикальных и наклонных строительных ограждающих конструкций всех типов зданий, в том числе для устройства полов, потолков, внутренних перегородок. Минераловатные плиты этого типа используются в качестве среднего теплоизоляционного слоя в трехслойных облегченных стенах малоэтажных зданий из кирпича, керамзитобетонных, газобетонных и других блоков. Минеральная плита П-125 применяется в качестве тепло-, звукоизоляции резервуаров и промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности от -60°C до +400°C.

Минеральная вата и минплита ПЖ-175 (плита жесткая) применяются для тепловой изоляции строительных конструкций, стеновых панелей, перекрытий, выполненных из профилированного металлического настила или железобетона без устройства цементной стяжки и выравнивающего слоя в жилищно-гражданском и промышленном строительстве, для тепловой изоляции наружных стен (проект типа "Шуба"), для тепловой изоляции стен (кладка типа "Колодец").

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)