Технологии энергосбережения и экономии сырьевых материалов в производстве изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения на заводах AEROC

Ячеистый бетон автоклавного твердения с торговой маркой AEROC – это поризованный искусственный камень, полученный в результате автоклавной обработки ячеисто – бетонной смеси, состоящей из гидравлических вяжущих материалов тонкодисперсного кремнеземистого компонента и газообразующей добавки. Ячеистый бетон изготавливается из вяжущих, песка или золы, газообразователя и воды. Вяжущие, известь и цемент, содержат СаО, который имеет решающее значение для процесса. Песок или зола входит в процесс SiO2. Из компонентов СаО, SiO2 и H2O в автоклаве при воздействии высокого давления и высокой температуры образуется новый минерал – тоберморит (C4S5H5).

Образование новых минералов тоберморитовой структуры в следствии автоклавной обработки и возводит ячеистый бетон автоклавного твердения (или газобетон) в совершенно другой ранг по сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном (пенобетоном). Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико – механические характеристики, такие как прочность и усадка при высыхании, для изделия из газобетона автоклавного твердения в сравнении с изделиями из неавтоклавного пенобетона.

Газобетон автоклавного твердения является экологически чистым неорганическим строительным материалом и изготавливается из местного относительно не дорогого сырья. Это один из самых энергосберегающих строительных материалов. Экономия достигается при его производстве, транспортировке, строительстве и эксплуатации зданий.

Современное высокопроизводительное технологическое оборудование таких ведущих фирм как «Верхан», «Хесс», «Маза Хенке», «Итонг», «Дюрокс» и другие позволяет не только производить качественную продукцию, но и значительно экономить энергетические и сырьевые ресурсы.

Сравнивая расходы энергоресурсов затрачиваемых на изготовление одного метра кубического строительных изделий, получивших наибольшее распространение на строительном рынке Украины можно сделать вывод, что процесс производства изделий из газобетона автоклавного твердения является энергосберегающим.

Это в основном связано с тем, что из одного кубического метра исходного сырья можно произвести шесть кубических метров ячеистого бетона автоклавного твердения плотностью 400 кг/на метр кубический, соответственно затраты на единицу продукции, связанные с подготовкой сырья и тепловой обработкой в сравнении с другими стеновыми материалами, для ячеистого бетона автоклавного твердения значительно меньше.

Энергосбережение при производстве изделий зависит от того, на сколько грамотно разработан технологический процесс производства, а также от точности соблюдения технической дисциплины на всех без исключения технологических переделах.

Наиболее энергоемкими технологическими процессами при производстве изделий из автоклавного газобетона являются: подготовка сырья (помол песка) и автоклавная обработка. На их долю приходиться до 75% потребления предприятием энергоресурсов.

Процесс помола

Зачастую на производственных предприятиях должным образом не уделяется внимание такой важной составляющей, как производительность мельницы и тонкость помола шлама, а ведь от того, чем выше производительность, тем меньше время работы мельницы, электрический двигатель которой потребляет 500 кВт/час. Поэтому персонал лаборатории четко должен следить за гранулометрическим составом мелющих тел и за степенью заполнения мельницы мелющими телами.

Некоторые рекомендации

Степень заполнения мельницы должна лежать в пределах 30-32% от общего внутреннего объема мельницы. (H/D где H – свободная высота над мелющими телами, D – внутренний диаметр мельницы).

Гранулометрический состав шаров находящихся в мельнице подбирается в зависимости от конструкции мельницы, используемой футеровки, гранулометрии используемого песка и гипса, а также от требуемой тонкости помола.

Автоклавная обработка

Процесс автоклавной обработки подразумевает собой использование обработанного пара и конденсата. Зачастую на предприятиях отработанный пар выбрасывают в атмосферу, а конденсат сливают в канализацию. На стадии проектирования и строительства предприятий необходимо предусматривать перепуск пара из автоклава в автоклав. При перепуске пара экономия газа составляет 4,5 метра куб на 1 метр куб выпускаемой продукции.

При автоклавной обработке при литьевой технологии производства образуется конденсат в объеме 0,09 метра куб на 1 метр куб выпускаемой продукции с температурой 75-80 градусов С. При правильном подходе данный конденсат и его тепло можно использовать обратно в технологическом процессе. На представлена схема использования конденсата, а также его тепла, которая позволяет на 100% использовать конденсат обратно в технологии производства.

Стоимость энергетических ресурсов в себестоимости продукции составляет 11-12%, а вот стоимость сырьевых материалов в себестоимости продукции, например для изделий плотностью 500 кг/метр куб составляет 48-50%. Из них на долю цемента приходиться 21-23%, извести 15-16%, алюминия 7-8%. И от того, какая технология формирования выбрана, зависит качество и себестоимость выпускаемой продукции.

На примере работы завода ОАО «Аэрок Обухов» г. Обухов, Киевской области, можно рассмотреть две различные технологии формирования. Это технология формирования массива под воздействием динамических ударов и классическая литьевая технология производства. Предприятие ОАО «Аэрок Обухове» ранее это ОАО «Обуховский завод пористых изделий» функционирует уже 15 лет. Выпуск изделий осуществляется на оборудовании «Универсал – 60» ударной технологии формирования смеси (рис. 3).

Применяется ударная площадка ЛВ-37. Основной вид выпускаемой ранее продукции — это изделия плотностью 600 кг/ метр куб с классом бетона по прочности В 2,0. С февраля 2009 года ОАО «Аэрок Обухов» полностью перешел на выпуск изделий плотностью 500 кг/метр куб так же с классом бетона по прочности В 2,0. Однако используемая ударная технология не позволила нам достичь тех экономических и технологических характеристик, которые мы имеем на других предприятиях AEROC, в том числе и на заводе в г. Березань , где применяется классическая литьевая технология с использованием двуводного гипса (CaSO4 Х 2Н2О). Двуводный гипс – это добавка, позволяющая уменьшить время набора сырцом транспортной (пластической) прочности, а также способствует увеличению прочности готовой продукции при автоклавной обработке.

Поэтому на заводе ОАО «Аэрок Обухов» были проведены экспериментальные роботы по использованию литьевой технологии с применением двуводного гипса.

Сравнительный анализ применения ударной и литьевой технологии производства при выпуске изделий плотностью 500 кг/метр куб на ОАО «Аэрок Обухов».

Применяемые исходные сырьевые материалы при литьевой технологии производства идентичны сырью, применяемому при ударной технологии производства.

Характеристики сырья, разница в расходах сырьевых материалов и физико–механические характеристики продукции представлены в таблицах 1-6.

Сравнивая данные (табл. 1-6) можно сделать следующие выводы, что применяя литьевой способ формирования с использованием двуводного гипса вместо ударного, можно достичь следующих результатов:

• Улучшить качество выпускаемой продукции
• уменьшить разброс значений между верхом и низом формованного массива по плотности. При литьевой технологии (табл. 5) разброс значений по плотности составляет – 1,5% или 8 кг/метр куб. При ударной технологии разброс значений составляет – 6% или 31 кг/метр куб
• уменьшить разброс значений по прочности между верхом и низом формованного массива. При литьевой технологии (табл. 5) разброс значений составляет 15% или 0,51 МПа. При ударной технологии (табл. 6) разброс значений составляет 30% или 0,79 МПа.
• увеличить прочность выпускаемой продукции. При литьевой технологии средняя прочность составляет 3,47 МПа. При ударной технологии средняя прочность составляет 2,92 МПа.
• Уменьшить расход сырьевых материалов и как следствие этого снизить себестоимость продукции.

Сравнивая расходы сырья, таблицы 4, видно, что используя литьевую технологию производства с применением двуводного гипса можно снизить расходы: извести на 18% или 9 кг/метр куб, цемента на 12% или 14 кг/метр куб, алюминия на 25% или 0,15 кг, по отношению к расходам сырья по ударной технологии.

Если пересчитать в денежном выражении, то по нынешним ценам экономия при выпуске предприятием ОАО «Аэрок Обухов» 175000 метров куб в год составит порядка 3,5 млн. гривен в год. По намеченному плану работ на 2009 г. Предприятие ОАО «Аэрок Обухов» перейдет на выпуск изделий плотностью 500 кг/метров куб, используя литьевую технологию уже с июня месяца.

Вышеуказанные результаты не согласуются с опубликованными результатами предприятий, где применяется ударная технология формования, например, некоторые заводы в Республике Беларусь. Данная статья не ставит целью подвергнуть сомнению эффективность способа ударного формования смеси.

Проведенные нами исследования, показали, что ударный способ формования не является универсальным для всех предприятий, выпускающих ячеистый бетон автоклавного твердения, так как каждое предприятие – это индивидуальный организм, на конечный результат работы которого очень существенное влияние оказывают как характеристики сырья и подбор рецептур, так и уровень производственных процессов.

Исходя, из всего выше изложенного, можно сделать выводы, что грамотно подходя к выбору технологического оборудования, технологии производства, технологическому процессу и схеме утилизации тепла, можно существенно снизить энергоемкость и материалоемкость производства изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения.

Взгляд на энергоснабжение сквозь стены.

ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ КАЧЕСТВА И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЙ, ИХ РОЛЬ В ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ

Современная система нормативных документов, действующая в мире, делится на две части - обязательную, касающуюся обеспечения жизни или здоровья граждан в процессе производства и эксплуатации, и добровольную, расши ряющую возможности в повышении качества создаваемой продукции. Переход на такую систему позволил зарубежным странам повысить качество и конкурентоспособность своей продукции на мировом рынке.

Введенное в нашей стране Федеральным Законом «О техническом регулировании» от 27.12.2002г. разграничение требований к объектам технического регулирования на обязательные и добровольные повысят заинтересованность строителей в возведении качественного жилья для населения с разным уровнем доходов. Невозможность приобретения дорогого жилья преобладающей частью населения, недостаточная его оборачиваемость на рынке тормозят развитие бизнеса и снижают доходы государства от этого вида предпринимательской деятельности. Во исполнение Закона проектировщики и строители при создании жилья из общего числа обязательных должны будут выполнять требования, обеспечивающие: охрану здоровья людей в процессе эксплуатации зданий и сооружений, надежность зданий и сооружений, сокращение расходов топливно-энергетических ресурсов, предупреждать действия, вводящие в заблуждение потребителей (обеспечение достоверной информацией о реализуемом жилье). Эти требования в качестве обязательных совместно с другими будут учитываться при разработке технического регламента и стандартов организаций.

При этом действующие нормативные документы в течение предстоящих семи лет не будут отменены. Согласно ст. 46 Закона в них с 1 июля 2003 г. до утверждения технического регламента подлежат исполнению только обязательные требования. Выполнение других требований должно решаться на добровольном соглашении между производителем и потребителем. Таким образом, большинство вопросов, выходящих за пределы обязательных требований, будут регулироваться рынком, т.е. стоимостью жилья и покупательной способностью населения. Жилье на рынок будет поставляться одинаковым по условиям обеспечения безопасности проживания, здоровья граждан и другим обязательным требованиям, но разным по единовременным затратам на строительство, затратам на отопление и ремонт при эксплуатации.

Цель настоящей статьи - показать на примере СНиП Н-3-79* «Строительная теплотехника»  и СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»  и территориальных строительных норм (ТСН) возможность выполнения Закона в части разделения требований к уровню теплоизоляции наружных стен на обязательные и добровольные. Для этого предлагается использовать комплексный подход к определению рационального уровня теплоизоляции наружных стен, учитывающий затраты на материалы, экономию тепла на отопление и затраты на капитальные ремонты. Такой подход к нормированию теплозащитных качеств наружных стен при соответствующем физическом и экономическом обосновании позволит значительно увеличить применение долговечных традиционных и местных строительных материалов, необходимых для обеспечения рационального уровня теплоизоляции зданий. Потребитель, покупая жилье, построенное в соответствии с его запросами и возможностями, обеспечивающее безопасность проживания и здоровья, должен быть огражден от действий, вводящих его в заблуждение. Он должен иметь четкое представление, насколько соизмерима экономия на единовременных затратах с дополнительными затратами на отопление и капитальный ремонт наружных стен при эксплуатации. На стадии продажи жилья изготовитель в договоре купли-продажи должен гарантировать потребителю соответствие проектных значений показателей эксплуатационным. В противном случае - нести материальную ответственность.

В СНиП П-3-79* и СНиП 23-02-2003 введен двухуровневый принцип нормирования теплозащитных качеств наружных стен. Первый уровень - из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности, являющийся обязательным. Ниже этого уровня теплозащиту стен принимать запрещается. Второй - из экономических условий, т.е. из условий энергосбережения. Уровень теплоизоляции наружных стен в СНиП П-3-79*, СНиП 23-02-2003 и ТСН из условий энергосбережения установлен то же как обязательный для исполнения. Однако, энергосбережение относится к экономической категории и. согласно Закону, не может считаться обязательным для исполнения. Требуемый уровень теплоизоляции наружных стен по двум условиям в различных регионах страны с градусо-сутками отопительного периода от 4500 до 12000 показан на рис

.1. Отступления в сторону уменьшения FT» от нижнего предела приводит к образованию конденсата на внутренней поверхности большинства конструкций наружных стен и узлов их сопряжения с другими элементами здания. Конденсат создает сырость и плесень на стенах, ускоряет процесс коррозии закладных металлических связей, повышает влажность воздуха в помещениях выше нормативных значений. Это приводит к разрушению конструкции, ухудшению самочувствия жильцов и заболеванию. Что касается верхнего предела FT» из условий энергосбережения, т.е. экономических соображений, то изменение его в сторону повышения не ограничивается, а в сторону снижения допускается незначительным. Верхний предел R"p из условий энергосбережения при рациональной толщине стен, как показывает практика строительства, в большинстве регионов страны можно обеспечить только применением мягких утеплителей (минвата, пенополистирол, пенополиуретан), долговечность которых в климатических условиях России недостаточно изучена. Отсутствуют данные и по их межкапитальным ремонтным срокам. Нет единых утвержденных методик испытаний их на стойкость к различным эксплуатационным воздействиям. Поэтому нельзя исключать непредвиденные дополнительные эксплуатационные затраты на восстановление утраченного ресурса утеплителей в стенах зданий.

Неподготовленность методической базы по оценке долговечности теплоизоляционных материалов и нормированию межкапительных ремонтных сроков ограждающих конструкций, создание которых должно было предшествовать введению изменений №3 СНиП П-3-79* (1995г.), привели к массовому невыполнению требований нормативных документов. Особенно это заметно в индивидуальном строительстве. Редко кто соглашается, например, в Киевской области возводить жилые дома согласно обязательным требованиям ТСН НТП - 99МО  с наружными бревенчатыми или брусовыми стенами толщиной не менее 600 мм или кирпичными с толщиной пенополистирольных плит 160-180 мм, а минераловатных до 300 мм. В таблице 1. приведены требуемые толщины утепляющего слоя в трехслойной панели с уровнем теплоизоляции, отвечающим требованиям СНиП Н-3-79* Z-.-~ 23-:2-2;13 то условиям энергосбережения. В первом случае приведены толщины утеплителя для условной панели без теплопроводных включений, т.е. с коэффициентом теплотехнической однородности г=1, а во втором - для реальной панели с г, приведенным на рис. 2. Внутрен няя и наружная части панели выполнены из бетона толщиной, соответственно, 100 и 65 мм. В качестве утеплителя использован пенополистирол с Ха=0,04 Вт/(м °С) и Хб=0,042 Вт/(м °С), во втором варианте - минераловатные жесткие плиты с Ха=0,076 Вт/(м °С) и Х=0,08 Вт/(м °С).

Требуемая толщина пенополистироль-ного слоя в панелях без теплопроводных включений в зависимости от ГСОП составляет от 117 до 192 мм. С применением жестких минераловатных плит толщина слоя увеличивается и составляет от 236 до 384 мм.

Приведенные на рис. 2 зависимости, полученные на основании выполненных расчетов температурных полей панелей с гибкими металлическими связями, утепленных пенополистиролом, показывают, что при изменении Ro'cn с 2 м2 °С/Вт до 9,5 м2 °С/Вт значение г снижается с 0,76 до 0,55. При использовании минва-ты эта закономерность сохраняется при большем значении г. Зафиксированный разрыв в r=f(R^cn) объясняется тем, что с увеличением толщины теплоизоляционного слоя более 200 мм возникает необходимость, в целях сохранения прочности панели, установки дополнительных металлических связей или увеличения их диаметра при том же количестве. Существенное влияние на снижение г оказало воздействие оконных откосов, углов и узлов сопряжения.

Для обеспечения требуемого уровня теплоизоляции в реальной трехслойной панели с гибкими металлическими связями из условий энергосбережения в г. Киеве необходимо увеличить толщину пено-полистирольного слоя до 180 мм, а в г. Сумы до 370 мм. Соответственно, толщина панели будет составлять 345 мм и 535 мм. При применении минераловатных плит толщина теплоизоляционного слоя в г. Киеве должна составлять 315 мм, а в г. Одессе 550 мм. Толщина панели соответственно возрастает до 480 мм и 715 мм. Аналогичная закономерность соблюдается и в кирпичных стенах с гибкими металлическими связями.

В наружных стенах с вентилируемыми воздушными прослойками, насыщенными металлическими кронштейнами, поддерживающими тяжелые облицовочные плиты из гранита, известняка и др. подобных материалов, коэффициент теплотехнической однородности уменьшается до 0,4. На снижение теплозащитных качеств дополнительно влияет продольная фильтрация воздуха в минераловатных плитах, а также ветер, проникающий через швы облицовочных элементов. Это влияние в зависимости от конструктивного решения приводит к повышению теплопроводности минераловатно-го слоя на 25-30 %. Поэтому толщину теплоизоляционного слоя с \ = 0,05 Вт/(м °С) даже в климатических условиях г. Киева необходимо принимать до 400 мм. Поскольку конструктивно стены с такой толщиной теплоизоляционного слоя невозможно обеспечить, то строят с уменьшенной толщиной, нарушая требования СНиП. Замена в трехслойных бетонных панелях (Ronp=3,5 м2 °С/Вт) металлических гибких связей на бетонные армированные шпонки потребует принимать толщину пенопо-листирольных плит равной 300 мм, а минераловатных около 500 мм. Для северных регионов страны толщина слоя из пе-нополистирола в этих панелях должна составлять не менее 500 мм, из минваты - 800 мм. Значительно изменяется теп лотехническая однородность при применении эффективных утеплителей в стенах из кирпича. При замене в них гибких металлических связей на кирпичные поперечные диафрагмы толщину теплоизоляционного слоя из минваты в северных регионах страны необходимо увеличивать до одного метра при X = 0,08 Вт/(м °С). Закономерности, полученные нами, подтверждают результаты исследований в.

Поэтому в работах авторами изменений №3 СНиП-П-3-79* до их введения были сделаны выводы о невозможности обеспечить требуемый уровень теплоизоляции наружных стен традиционными материалами, т.е. блоками и панелями на пористых заполнителях, яче-истобетонными блоками, эффективным пустотелым керамическим кирпичом и другими местными материалами. В ими утверждается, что для достижения установленного уровня теплоизоляции законодательно стимулируется применение эффективных теплоизоляционных материалов, таких как минеральная вата, пенополиуретан, пенополистирол.

При увеличенной толщине утеплителей в стенах существенно возросли усадочные и температурные деформации, что привело к образованию более заметных трещин, разрывам контактных зон с конструкционными материалами, изменилась воздухопроницаемость, паропроницае-мость, что в процессе эксплуатации снижает теплоизоляционные качества и капитальность наружных стен. В северных регионах страны, с холодным коротким летом, стены с увеличенной толщиной теплоизоляции не успевают войти в квазистационарное влажностное состояние, что ухудшает санитарно-гигиенические условия в жилых помещениях и приводит к систематическому накоплению влаги и ускоренному морозному разрушению, снижению срока службы и более частым капитальным ремонтам стен. Даже у далеких от строительной науки застройщиков целесообразность такого утепления стен вызывает сомнения, хотя бы потому, что они конструктивно невыполнимы и не могут обеспечить долговечность стен и надежность их в эксплуатации, а при невыполнении своевременно капитального ремонта могут угрожать безопасности проживающему населению. Поэтому нормы по обеспечению уровня теплоизоляции наружных стен из условий энергосбережения не могут быть обязательными для исполнения не только потому, что они относятся к экономической категории тре-бо- ваний, но и из условий безопасности для проживания в зданиях с такими с

тенами.

Нормативные требования СНиП 11-3-79*, СНиП 23-02-2003 и ТСН к уровню теплоизоляции наружных стен из условий энергосбережения в диапазоне, превышающем санитарно-гигиенические требования, согласно Закону «О техническом регулировании», должны использоваться при проектировании и строительстве жилых зданий как добровольные. Для обязательного исполнения в соответствии с Законом следует принимать требования из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности для проживания граждан. Чтобы не применять в строительстве конструкции наружных стен с чрезмерной толщиной теплоизоляционного слоя, строители и проектировщики пошли по пути использования новых систем утепления, используемых в зарубежной строительной практике с более мягким климатом, чем в Киеве и, тем более, на севере Украины. Несмотря на их большое многообразие, суть их сводится к приклеиванию, а затем закреплению дупелями теплоизоляционного слоя к несущей стене или металлическими элементами, предварительно к ней закрепленными. После этого на теплоизоляцию наносится штукатурный слой толщиной 8-10 мм по сетке с дополнительным армированием зон, благоприятствующих появлению трещин. Они получили условное название «термофасады» и «комплексная система теплоизоляции и отделки фасадов» (КСТОФ).

«Термофасад» - это практически частный случай конструкции наружной стены из эффективной кладки, но с тонким наружным штукатурным защитным слоем, не приемлемым для климатических условий Украины при строительстве капитальных зданий. Максимальный межкапитальный ремонтный срок для них не может быть выше, чем для стены из эффективной кладки, имеющей наружный защитный слой не менее чем в полкирпича и составляющий 30 лет. Коэффициент теплотехнической однородности таких стен существенно выше, чем в панелях и стенах с гибкими металлическими связями. Его обычно принимают равным г=0,9. Но, фактически, его значение не превышает 0,75-0,80 в зависимости от района строительства лишь потому, что на 7-12% R0np таких стен снижается, как, впрочем, и всех других конструкций, за счет дополнительных теплопотерь через оконные откосы, углы и на 8-13% из-за влияния металлических элементов или дупелей. Нельзя исключать и влияния в некоторых случаях воздушных пазух между стеной и утеплителем, а также наличия разрывов между плитами утеплителя. Заметное влияние оказывает архитектурный стиль фасада.

Толщина теплоизоляционного слоя из пе-нополистирола (\=0,04 Вт/(м °С)) в таких стенах в климатических условиях г. Киева может быть снижена до 130-140 мм, а в г. Ужгороде до 220-230мм. Из минерало-ватных плит (\=0,08 Вт/(м °С)) - соответственно, до 250 мм и 420 мм. Конструктивные решения наружных стен подобного типа очень удобны в случае необходимости проведения капитального ремонта с целью восстановления утраченного теплоизоляционного ресурса утепляющего слоя или его полной замены. Проведение же аналогичных работ в стенах или панелях с кирпичными или бетонными наружными слоями, если не исключено, то весьма затруднительно. Вместе с тем, следует отметить, что имеющийся опыт эксплуатации зданий с оштукатуренными стенами в Германии показал, что, при планомерном осмотре и проведении отдельных восстановительных ремонтов с периодичностью 5-8 лет, фасады этих зданий служат уже более 30 лет, при планируемых 25 годах. Причем, при проведении очередного осмотра фасадов на 25 году эксплуатации 8% зданий, несмотря на проведение плановых ремонтов, имели трещины, идущие от углов оконных и дверных проемов, и трещины в местах примыкания теплоизоляционных плит. Данные по целостности теплоизоляционных плит, изменению их теплозащитных качеств не приводятся.

Имеющиеся результаты по обследованию в 2000-2002гг. подобных конструкций стен [9] показывают, что в климатических условиях Украины они менее долговечны. И основная причина связана не с конструктивным решением стены, а с допускаемыми ошибками в технологии монтажа, проек тировании и подмене материалов. Это снижает надежность в получении качественного фасада здания. Несмотря на обнаруженное существенное количество дефектов на системах теплоизоляции, смонтированных в Украины, считается [9], что эта система теплоизоляции стен в условиях эксплуатации стен Украина должна иметь срок службы не менее 25 лет.

Березанский опытный завод сухих смесей (г. Киева) гарантирует долговечность фасадной системы в пределах 25 - 30 лет. При этом необходимо отметить не только отличающееся качество выполнения работ в Украины и Германии, но и существенно отличающуюся толщину теплоизоляционного слоя. Выполняемые НИИСФ исследования долговечности наружных стен, утепленных снаружи таким способом, показывают, что на некоторых из них проводятся ремонты фасадов с периодичностью 3-4 года. Появление трещин в результате линейных деформаций на таких фасадах зданий неизбежно в годовом цикле эксплуатации при 1_=-30-нЮ°С зимой и 1н=20-;-30оС летом. В первую очередь они проявляются в углах оконных проемов. Необходимость выполнения частых ремонтов заказчику заранее известна, и он идет на них добровольно, заранее зная, что максимальный гарантийный срок на материалы производители устанавливают в пределах десяти лет. А строители при сдаче дома дают гарантии на такие фасадные системы 2-3 года. Нельзя отрицать наличия значительного количества зданий с качественным состоянием фасадов на 7-8 годах эксплуатации. В результате выполнения натурных исследований сделать какие-либо заключения о снижении долговечности теплоизоляционного слоя и потере его теплозащитных качеств в связи с недостаточным для этого сроком эксплуатации не представляется возможным.

Поскольку доминирующую роль в обеспечении требуемого уровня теплоизоляции стен из условий энергосбережения заняли пенополистирол, минвата, пенополиуретан, вытеснившие долговечные материалы, то следует дать оценку роли уровня теплоизоляции наружных стен в энергетическом балансе здания и определить, какую же это может дать экономию тепловой энергии на отопление. Для этого были выполнены расчеты теплопотерь и потребность тепловой энергии на отопление 9-этажного жилого здания с естественной вентиляцией (проект ЦНИИЭП жилища, 1999-12-15) по методике, рекомендуемой для этих целей в СП 23-101-2000 [10]. Полученные результаты позволили установить роль наружных стен в энерге тическом балансе здания для различных регионов России. Высота здания в целях сопоставления результатов во всех регионах принималась одинаковой. В целях упрощения расчетов в СП 23-101-2000 роль наружных ограждающих конструкций в энергетическом балансе здания представляется в виде приведенного трансмиссионного коэффициента теплопередачи, характеризующего теплопотери конструкций всей оболочки здания. Такой подход приемлем для расчета потребности тепла на отопление здания в целом. В нашей постановке, преследующей, в основном, цель исследования влияния уровня теплоизоляции наружных стен во взаимосвязи с долговечностью, потребовалось оценить роль каждого элемента оболочки здания отдельно, не нарушая предложенной в СП 23-101-2000 методики.

Теплопотери жилого 9-этажного здания рассчитывались для различных климатических регионов страны с ГСОП от 5014 до 10394 при значениях Rpp стен от 0,5 до 6 м2 °С/Вт. Теплозащитные качества окон и покрытий принимались по СНиП И-3-79* и СНиП 23-02-2003. Анализ выполнялся по сравнению с данными, полученными для зданий с теплозащитными качествами наружных стен, соответствующими R™ по санитарно-гигиеническим условиям. Они определялись по формуле №1 СНиП И-3-79*. Расчеты выполнялись с использованием скорректированного значения коэффициента теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (ав). Значение этого коэффициента в расчетах Р^р наружных стен по санитарно-гигиеническим условиям принималось равным 6,75 Вт/(м °С), т.е. отличающимся от усредненного значения ссв=8,7 Вт/(м °С), характеризующего теплообмен у стены совместно с теплообменом у окна. Использование усредненного значения ав в расчетах приводило к получению заниженных требуемых значений теплозащитных качеств наружных стен. Поэтому были проведены исследования, позволившие установить фактическое значение ав на внутренней поверхности наружных стен. Изменение ав в зависимости от температурного перепада внутреннего воздуха и внутренней поверхности (AtH) приведены на рис. 3. Оно установлено в результате многолетних натурных исследований наружных стен, а также фрагментов стен в климатической камере с различным уровнем теплозащитных качеств при различных температурах наружного воздуха. Эти данные подтверждены результатами исследований теплообмена на внутренней поверхности стен с применением лазерной интероферометрии.

Введение уточненных значений ав в формулу 1 позволяет устанавливать достоверный требуемый уровень теплозащитных качеств наружных стен из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности для проживания граждан. Фактические требуемые значения Ronp на 30-40% превышают ранее принимаемые результаты, т.е. до введения изменений №3 СНиП И-3-79*. Этот уровень требуемой теплоизоляции наружных стен принимается базовым в дальнейших расчетах. Значение R"p по санитарно-гигиеническим условиям для различных регионов приведены в табл. 2. В г. Твери при R™ =1,20 м2 °С/Вт теплопотери через стены составляют 38,2% от общих теплопотерь здания. На обеспечение вентиляции помещений здания 38,5%. Увеличение Rpp стен до 3,2 м2 °С/Вт, т.е. до требуемого значения по условиям энергосбережения, приводит к перераспределению этих составляющих соответственно до 19% и 50%. При эксплуатации 9-этажного жилого здания в более суровых климатических условиях роль наружных стен в энергетическом балансе здания снижается в связи с ростом энергозатрат на поддержание вентиляции помещений. Например, в г. Хмильницке тепловые потери через наружные стены при R0"p = 1,83 м2 °С/Вт, т.е. соответствующем требованиям по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, составляет 32% от общих теплопотерь здания. На обеспечение вентиляции помещений здания - 47%. Увеличение Rpp стен до 5,04 м2 °С/Вт приводит к перераспределению тепловых потерь в здании соответственно до 14,7% и 58,5%.

Такое соотношение теплопотерь соответствует принятой в СП-23-101-2000 кратности воздухообмена, соответствующей низкой плотности заселения. Для муниципального жилья, с повышенной плотностью заселения, даже однократный воздухообмен не обеспечивает комфортной воздушной среды. В этих домах расходы тепла на вентиляцию значительно увеличиваются, и в процентном отношении роль наружных стен в энергетическом балансе здания снижается в Твери до 14%, а в г. киев до 11 %. Не типичная для г. кировоград высота в 9 этажей принята с целью удобства сравнения результатов расчета. При рассмотрении роли наружных стен в энергетическом балансе здания в МДж с увеличением Rpp стен с 1,20 до 3,2 м2 °С/Вт в климатических условиях г. Житомир достигается экономия 804-Ю3 МДж, т.е. 23,8% от общих теплопотерь здания (рис. 5). В г. киеве с увеличением R"» стен с 1,83 до 5,04 м2 °С/Вт теплопотери здания снижаются на 111610е МДж, т.е. на 20,5%. Из  видно, что увеличение Ronp стен выше двух термических единиц не приводит к ощутимому снижению теплопотерь. Особо следует рассмотреть изменение теплопотерь здания на участке R°» стен, находящемся в диапазоне 0,5-1,50 м2 °С/Вт. Уменьшение Rnp наружных стен с 1,0 до 0,5 м2 °С/Вт увеличивает теплопотери 9-этажного жилого здания с 3635-Ю3 МДж до 5182-Ю3 МДж, более чем на 40%. Снижение R0"p наружных стен с 1,5 до 1,0 м2 °С/Вт, т.е. на ту же величину, но на другом уровне увеличивает теплопотери на 15%. Т.е. разница более чем в 2,5 раза.

Первые серии панельных зданий, имеющих Ronp в пределах 0,6-0,7 м2 °С/Вт и повышенный коэффициент остекленности, требуют тепла на отопление в приведенных показателях значительно больше по сравнению с кирпичными, построенными в то же время. Поэтому их необходимо утеплять или сносить. На представлен вклад каждой термической единицы наружных стен в экономию тепловой энергии, затрачиваемой на отопление здания. Из рисунка видно, что получаемая экономия не находится в прямо пропорциональной зависимости от увеличения термических свойств наружных стен. Расход тепла на отопление зданий существенно снижается при увеличении R"p стен с 1,0 до 2,0 м2 °С/Вт. При дальнейшем увеличении R0np стен снижение расхода тепла становится мало ощутимым для реальной практики эксплуатации зданий. Тем не менее, окончательный вывод об этом можно сделать после расчетов окупаемости вложенных средств в повышение уровня теплоизоляции наружных стен и возможных затрат на капитальный ремонт наружных стен с целью восстановления утраченного ресурса теплоизоляции во времени. Расчет окупаемости вложенных средств в повышение уровня теплоизоляции для наружных стен типа «термофасад» выполнен с утеплителем из жестких минераловатных плит и пенополистироль-ных с минераловатными рассечками. Для составления сметы на утепление наружных стен был изучен рынок предлагаемых услуг. Цены различных фирм на утепление фасадов зданий на рынке отличаются на 5-15 %. Составление сметы выполнялось по ценам строительной фирмы «ПП Будпостач», т.к. они были близки к средним значениям. Сметные расчеты стоимости стен из керамических материалов  кирпичного завода (г. Житомир) и  «Керамика» (г. Одесса) выполнены в соответствии с действующими правилами сметного ценообразования (ГЭСН - 2001) и «Методическими указаниями по определению стоимости строительной продукции на территории украины». При анализе смет, составленных  и другими проектными организациями, установлено, что сметная стоимость 1 м2 полезной площади в многоэтажных зданиях составляет 11000-13500 грн в ценах 2003 года. Вместе с тем, рыночная цена 1 м2 полезной площади в г. Москве по ряду причин в 2,5-3 раза превышает сметную стоимость и составляют 30000-40000 грн/м2. Поэтому оценка срока окупаемости вложенных средств в повышение уровня теплоизоляции стен выполнялась по сметной и рыночной стоимости. При расчетах стоимость тепловой энергии принималась действующей в г. Киеве на май 2003 г., равной 468 грн за Гкал или 0,4 грн за кВт-ч (0,112 грн за МДж). Результаты расчетов приведены в табл. Сроки окупаемости установлены, исходя из сметной стоимости строительства. Она отражает фактическую стоимость строительства (индивидуального застройщика), равную 11000-12500 грн за 1 м2 полезной жилой площади. Если же исходить из рыночной стоимости квадратного метра полезной площади жилья, составляющего ., то срок окупаемости вложенных средств в дополнительную теплоизоляцию увеличивается в 2-3 раза. Средства, вложенные в дополнительную теплоизоляцию из пенополистироль-ных плит сверх Ronp, соответствующего санитарно-гигиенической безопасности, в г. Твери могут окупиться через 17-52 года в зависимости от количества добавленных термических единиц. Использование минераловатных плит продлевает срок окупаемости до 47-117 лет. В г. киеве срок окупаемости возрастает соответственно до 19-64 и 39-163 лет.

Гарантированный безремонтный срок службы фирмами-исполнителями для материалов термофасадов устанавливается в лучшем случае 10 лет. При нарушении технологического регламента в процессе утепления наружных стен и нанесения штукатурного слоя периодичность восстановительного ремонта фасада здания сокращается до 3-5 лет. Затраты на ремонт стен, даже при периодичности 10 лет, превышают возможную выгоду от экономии тепла на отопление здания.

Кроме того, следует учитывать, что через 30 лет в результате естественной деструкции беспрессовых пенополистироль-ных плит теплозащитные качества стен могут снизиться на 15-25%. Это подтверждают результаты исследований, выполненные. В подобном состоянии будут и стены, содержащие минераловат-ные плиты. Их применение приводит также к ослаблению конструкции стены, снижению ее прочности и ускоренному разрушению в результате температурно-влажност-ных деформаций в местах связей. В более благоприятных условиях находятся панельные стены, утепленные пенополистиролом толщиной 15 см. Сметная стоимость 1м2 17-этажного панельного здания, возведенного в г. Киеве по улице Харьковское Шосе, по данным. Стоимость квадратного метра панельной стены несколько выше стоимости 1мг стены термофасада, составляющей 2560 грн. при том же уровне теплоизоляции. Панельная стена имеет преимущество в сравнении с термофасадами в долговечности наружного отделочного слоя, изготовленного из бетона, облицованного керамической плиткой. Поэтому она в процессе эксплуатации не требует капитального и текущего отделочного ремонта на протяжении 50 лет. Снижение теплозащитных свойств утеплителей в панелях происходит замедленно. Это обеспечивается прочными бетонными ограждающими слоями.

Окупаемость вложенных средств в повышение уровня теплоизоляции кирпичных стен сверх FTP по санитарно-гигиеническим требованиям, т.е. с 1,2 до 1,89 м2 °С/Вт, при оценке по сметной стоимости составляет 19-28 лет. Увеличение FT'flO 3,26 м2 °С/Вт повышает срок окупаемости до 32-44 лет (табл. 4). Особое внимание акцентируется на сметной стоимости строительства потому, что именно она отражает фактические затраты при строительстве индивидуального и муниципального жилья [12]. Кроме того, индивидуальное строительство в стране ведется, как правило, из кирпича. Окупаемость вложенных средств в дополнительную теплоизоляцию наружных кирпичных стен дома, купленного по рыночным ценам, значительно выше. Но в обоих случаях она не превышает затраты, вложенные в мягкие утеплители, используемые в термофасадах. Необходимо отметить, что эффективные керамические материалы отличаются высокой стабильностью теплотехнических свойств во времени, что сохраняет их первоначальный уровень теплоизоляции в процессе длительного срока эксплуатации. Эти положительные качества кирпичных стен дополняет высокая морозостойкость применяемого лицевого кирпича, выдерживающего 50-100 циклов замораживания и оттаивания. Что обеспечивает безремонтный срок службы наружных стен не менее 100 лет. Теплозащитные качества и стоимость стен из кирпича, в отличие от возведенных с применением недолговечных утеплителей, будут оставаться на постоянном уровне 100-150 лет. Это подтверждается опытом эксплуатации кирпичных зданий, возведенных еще в дореволюционное время. Вложенные средства в их дополнительную теплоизоляцию через 20-30 лет будут выглядеть незначимой суммой. За этот срок они окупятся и начнут приносить доход в виде сэкономленных энергетических ресурсов, цена на которые может существенно возрасти к тому времени. Поэтому к повышенному расходу тепловой энергии при производстве долговечных керамических и других обжиговых теплоизоляционных стеновых материалов нельзя относиться как к безвозмездно потерянным энергетическим затратам. Процесс обжига кирпича следует рассматривать как сохранение тепловой энергии для постепенного возвращения ее при длительной эксплуатации здания в большем количестве и по более высоким ценам в виде сэкономленного тепла на отопление. Поэтому из условий энергосбережения при возведении зданий, особенно капитальных, со сроком службы 100 и более лет, необходимо отдавать предпочтение долговечным керамическим и другим теплоэффективным обжиговым материалам.

Проведенный анализ подтвердил целесообразность разделения требований к уровню теплоизоляции наружных стен на обязательные и добровольные. В технический регламент и стандарт организаций в соответствии с Законом «О техническом регулировании» в качестве обязательного необходимо ввести нормирование уровня теплозащитных качеств наружных стен из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности проживания граждан, определяемого по формуле 1

СНиП П-3-79*. Результаты расчетов по этой формуле приведены в табл. 5,1-ая строка. Обязательные требования, практически, во всех регионах страны могут быть обеспечены применением долговечных местных стеновых материалов (кирпич керамический пустотелый, кирпич и камни пустотелые из пористой керамики, силикатный пустотелый кирпич на керамзитовом песке, легкие керамзитобетонные панели, ячеистобетонные панели и блоки, кирпич из пенокерамики). Поскольку с применением этих материалов обеспечивается возведение долговечных наружных стен со сроками службы 100-150 лет и более, то вполне допустим некоторый перерасход тепла на отопление зданий, так как он окупится меньшими эксплуатационными затратами на ремонт наружных стен, а также более длительным сроком службы здания и повышенной комфортностью жилых помещений.

Применение конструкций наружных стен с уровнем теплозащитных качеств, превышающим уровень требований по санитарно-гигиенической безопасности (обязательные требования), должно выполняться на добровольной основе. Верхний предел рекомендуемого уровня теплоизоляции по добровольным требованиям приведен во второй строке. Его можно обеспечить применением высокоэффективного долговечного кирпича из пористой керамики даже в северных районах страны с температурой холодной пятидневки зимой -50°С. Превышать верхний предел уровня теплоизоляции наруж ных стен нецелесообразно, так как это не приведет к заметной экономии энергоносителей на отопление домов с естественной вентиляцией. Предложенный в уровень теплоизоляции наружных стен поддерживается ведущими специалистами страны.

ледует рассмотреть, как реально потребитель может вернуть во время эксплуатации в виде сэкономленной тепловой энергии сделанные дополнительные единовременные затраты в повышение уровня теплоизоляции наружных стен. К сожалению, существующая система оплаты за отопление квартир не позволяет это сделать. Основная причина - отсутствие заинтересованности у производителей в экономии тепла. Без наличия приборов учета и регулирования отпуска тепла, на первое время хотя бы в каждом доме, а в последующем с установкой теплосчетчиков в каждой квартире, невозможно решить остро стоящей проблемы экономии энергоносителей в жилищно-коммунальном комплексе страны. Но для этого нужны средства, и они должны уже сейчас вкладываться на стадии разработки проектных решений зданий. Они значительно меньше затрачиваемых на утепление стен. Если в надземной части здания стоимость наружных стен составляет 14,6- 16,2%, то стоимость отопительной системы вместе с автоматической и контролирующей аппаратурой составляет 2,2%. Даже увеличение затрат в 2-3 раза на совершенствование отопительной системы, оснащение ее дополнительной регулирующей и контролирующей аппаратурой, увеличит стоимость надземной части не более чем на 3%. А если эту долю сопоставить с рыночной стоимостью реализуемого жилья, то общие затраты на установку более совершенного инженерного оборудования будут составлять меньше 1% от стоимости современного многоэтажного дома. Поэтому, уже на стадии проектирования в обязательном порядке необходимо предусмотреть оборудование всех квартир теплосчетчиками. Выполнение этих мероприятий, по данным академика РААСН Чистовича С.А., Лапир М.А., к.т.н. Ливчака В.И. и других ведущих специалистов по отопительным системам, позволит сократить расход тепла на отопление на 60-70%. Еще больший резерв заложен в содержании тепловых сетей на требуемом качественном уровне и обеспечении их безаварийной работы. Полученная таким способом экономия тепла на порядок превышает экономию тепла за счет чрезмерного дополнительного утепления наружных стен. А, самое главное, избавит от дополнительных затрат на проведение капитальных ремонтов зданий.

Необходимость скорейшего решения поквартирного учета расхода тепла подтверждается неудовлетворенностью населения существующей системой взимания с жильцов оплаты за отопление квартир. Ставки за отопление 1м2 отапливаемой площади имеют тенденцию к значительному росту. Так, в г.Киеве в 2001 г. она составляла 5 грн. 40 коп.; в 2002 г. - 6 грн. 60 коп.; в 2003 г. - 7 грн. 40 коп.; с 2004 г. - 9 грн. (без учета дотаций). Если семья занимает в 9-этажном доме 3-комнатную квартиру общей площадью 77,79 м2, то платит за отопление 7 грн. 40 коп. х 77,79 мг х 12 месяцев = 6907 грн. 75 коп. На самом же деле, в соответствии с расчетами СП 23-101-2000, она должна платить меньше. Исходя из общего потребного количества на отопление здания, равного 2093476 МДж для г.Киева, ставка за 1м2 в месяц должна составлять 3 грн. 93 коп. (2064507 МДж / 5256 м2 = 392,8 МДж; 392,8 МДж х 0,12 грн.) / 12 месяцев = 3 грн. 93 коп.). Годовая оплата за отопление квартиры составит: 3 грн. 93 коп. х 77,79 м2 х 12 месяцев = 3668 грн. 58 коп. То есть переплата превышает 88%. Но поскольку государство дает дотацию на оплату за отопление в размере 43%, то население г. Москвы рассчитывается по ставке 4 грн. 20 коп., незначительно превышающей 3 грн. 93 коп. Поэтому эта переплата населением не ощущается. Ее ощущают имеющие второе жилье, оплачиваемое по закону без дотации. Но при планируемом снятии дотации эту разницу почувствует все население. Не вызывает сомнения, что эти дополнительные деньги тратятся по целевому назначению, и в том числе на ремонт и эксплуатацию тепловых сетей. Но при сложившейся системе, когда ставки за тепло неудержимо растут, а поквартирный учет расхода тепла отсутствует, потребителю, купившему квартиру с повышенными теплозащитными качествами наружных стен, не представляется возможным сделанную переплату вернуть в виде сэкономленной тепловой энергии на отопление.

Сложившаяся неблагополучная обстановка в жилищно-коммунальном комплексе страны привела к удельным тепловым затратам на отопление зданий, в 2-3 раза превышающим эти затраты в зарубежных странах с равнозначными климатическими условиями. Основная причина различия заключается в неудовлетворительном содержании жилого фонда. Дома не оснащены качественным инженерным оборудованием, позволяющим осуществлять контроль и регулирование отпуска тепла. В домах установлены окна с повышенной воздухопроницаемостью. В аварийном состоянии находятся тепловые сети. В противоречие с реальностью, в нашей стране, чтобы поправить положение дел в энергопотреблении зданий, пошли по пути повышения теплозащитных качеств наружных стен и перекрытий с 2000 г. в 3-3,5 раза по сравнению с нормами, действовавшими до 1995 года. Принятое решение неоднократно подвергалось критике ведущими учеными [12, 14-19]. Авторам изменений № 3 СНиП II-3-79* было известно о невозможности выполнения новых требований [5,6]. И они очень быстро от них стали отступать, но в коммерческих интересах. При разработке первых ТСН они стали разрешать снижать FT стен на 15-20%, потом побольше, а с 2003 г. снизили его почти в два раза. Например, в ТСН 23-340-2003 (С.-Петербург) для стен жилых зданий разрешили принимать R"p равным 1,76 м2 °С/Вт вместо 3,08 м2 °С/Вт. Аналогичный шаг предпринят и в г. Киева. Причем такое значительное снижение допускается в случае, если удельная потребность тепловой энергии на отопление здания окажется меньше требуемого значения всего лишь на пять или немногим больше процентов. 

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,)